Schon seit Urzeiten blickt der Menschen staunend und fragend in den Himmel. Religiös geprägte Vorstellungen wurden dabei nach und nach von der Wissenschaft ersetzt. Doch was kann nun die sogenannten Präzisionskosmologie tatsächlich klären? Im ersten Artikel des dreiteiligen Titelthemas „Kosmologie in der Krise“ wirft der bdw-Astronomie-Experte Rüdiger Vaas einen Blick auf die Erforschung der Grundfragen der Kosmologie. Er verdeutlicht durch einen historischen Vergleich, wie groß der Erkenntnisfortschritt in den letzten Jahrzehnten war.
Aus diesem Rückblick entwickelte er anschließend eine Abschätzung, welche der aktuellen Hauptprobleme der kosmologischen Grundlagenforschung sich zukünftig lösen lassen könnten. Dabei geht es unter anderem um den Urknall, die Quantengravitation und die Dunkle Energie. Im Rahmen seiner „Frontbesichtigung an den Grenzen der Wissenschaft“ verdeutlicht Vaas gemeinsam mit dem US-amerikanischen Physiker Lee Smolin die besonders hartnäckigen Rätsel und wie die Kosmologen bei der Suche nach Antworten immer wieder neue Fragen aufwerfen.
Kontroverse um die Hubble-Konstante erschüttert die Kosmologie
Im zweiten Teil der Titelgeschichte richtet sich der Blick gezielt auf das aktuell besonders brisante Thema in der Kosmologie: die Expansion des Universums nach dem Urknall. Sie gilt als eine der wichtigsten Erkenntnisse der Kosmologie. Im Artikel „Die Himmelsleiter“ beschreibt Vaas zunächst die buchstäblich stufenweise Erfassung der Entfernungen und der Fluchtgeschwindigkeit der Objekte im Weltall. Sie werden mittels kosmischer Hintergrundstrahlung und anhand von Supernovae und veränderlichen Sternen ermittelt. Die Dynamik des Weltraums wird dabei durch die Hubble-Konstante beschrieben. Dabei handelt es sich um einen Wert mit weitreichender Bedeutung: Von der Hubble-Konstante hängen die Struktur, das Alter und sogar die Zukunft des Universums ab. Auf ihr basiert auch das Standardmodell der Kosmologie, das Wissenschaftler in den letzten zwei Jahrzehnten entwickelt haben.
Doch diese akribisch arrangierte Beschreibung des Universums gerät nun ins Wanken, denn ihr Fundament bricht weg – die Hubble-Konstante. Es wird immer deutlicher: Die Daten zur Ausdehnungsrate des Weltraums heute und kurz nach dem Urknall scheinen nicht zusammenzupassen. Diese Feststellung bringt die Kosmologen in erhebliche Erklärungsnöte. Über dieses Thema hat sich Vaas im Rahmen des Teilartikels „Die vermessene Konstante“ mit dem Astrophysiker Adam Riess unterhalten, dessen Team kürzlich zeigen konnte, dass es sich bei den Ergebnissen nicht nur um Ausrutscher handelt. Wie der Artikel verdeutlicht, hat die Kontroverse um die Hubble-Konstante tatsächlich eine bahnbrechende Bedeutung. Es steht die Frage im Raum: Muss das Weltbild der Physik drastisch erweitert werden?
