Gravitationslinsen messen Dunkle Energie

Was treibt die Expansion des Kosmos an? Eine neue Methode könnte helfen, das Geheimnis der Dunklen Energie zu lüften

Gravitationslinse: Abell 1689
Gravitationslinse: Abell 1689

Pasadena (USA) - Sie ist das größte Rätsel der modernen Kosmologie: Die Dunkle Energie, die Antriebskraft hinter der sich beschleunigenden Expansion des Universums. Einem internationalen Forscherteam ist es jetzt erstmals gelungen, mithilfe einer Gravitationslinse Informationen über die Dunkle Energie zu erlangen. Wie die Astrophysiker im Fachblatt "Science" berichten, konnten sie die so genannte Zustandsgleichung der Dunklen Energie um 30 Prozent genauer bestimmen als mit früheren Messungen. Das neue Verfahren könnte damit in Zukunft zu einem besseren Verständnis dieses physikalischen Phänomens führen.

"Die Dunkle Energie lässt sich durch den Zusammenhang zwischen ihrem Druck und ihrer Dichte beschreiben", erläutert Eric Jullo vom Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, USA. "Diesen Zusammenhang bezeichnen wir als Zustandsgleichung." Nach heutigen Erkenntnissen macht die Dunkle Energie 72 Prozent des Masse-Energie-Inhalts des Universums aus - sie bestimmt damit entscheidend über die bisherige Entwicklung und das künftige Schicksal des Kosmos.

Jullo und seine Kollegen haben für ihre Untersuchung den 2,2 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxienhaufen Abell 1689 genutzt. Mit seiner gewaltigen Schwerkraft wirkt er als Gravitationslinse: Er verzerrt die Bilder weiter entfernter Galaxien. "Die genauen Abbildungseigenschaften der Gravitationslinse hängen von der Masse des Galaxienhaufens, den Abständen zwischen den Hintergrundobjekten, dem Galaxienhaufen und uns sowie von der Struktur der Raumzeit ab", erklärt Priyamvada Natarajan von der Yale University in New Haven, der ebenfalls an der Arbeit beteiligt war.

Aus der genauen Vermessung der verzerrten Bilder können die Forscher daher den Einfluss der Dunklen Energie auf die Lichtausbreitung über kosmologische Entfernungen hinweg ermitteln - und so die gewünschten Rückschlüsse auf ihre Zustandsgleichung ziehen. Unter Einbeziehung anderer Untersuchungen - beispielsweise mit dem Spezialsatelliten WMAP - erhielten Jullo, Natarajan und ihre Kollegen einen Wert von -0,97 ± 0,07 für einen die Zustandsgleichung beschreibenden Parameter. Damit konnten die Forscher mit ihrem Verfahren die Fehlergrenzen für diese wichtige Größe um 30 Prozent reduzieren.