Forscher liefern neuen Blick auf unser Universum Physik-Nobelpreis an Astronomen und Kosmologen

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Den Physik-Nobelpreis geht an den kanadischen Kosmologen James Peebles und die beiden Schweizer Astronomen Michel Mayor und Didier Queloz. Sie haben unser Verständnis des Kosmos revolutioniert.

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Die Forschungsgebiete von Peebles einerseits und Mayor/Queloz andererseits sind zwar sehr verschieden, trotzdem haben alle Drei zu einer gravierenden Veränderung unseres Blicks auf das Universum gesorgt.

Wissenschaftsredakteur Uwe Gradwohl im Gespräch mit SWR2 Impuls

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16:05 Uhr
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SWR2

Peebles bringt Licht in die Anfänge des Alls

James Peebles, Jahrgang 1935, studierte in den 50er Jahren zunächst Teilchenphysik, bevor er in die Kosmologie wechselte und sich mit den Eigenheiten des frühen Universums beschäftigte. Ein Beispiel dieser Eigenheiten: Das junge Universum war bis zum Alter von knapp 400.000 Jahren noch nicht durchsichtig. Der Grund dafür waren viele ungebundene, frei im All umherfliegende Elektronen, die sämtliche Lichtstrahlen verschluckten. Licht konnte sich also gar nicht richtig ausbreiten, das Universum war damit undurchsichtig. Erst nachdem sich die Elektronen mit Atomkernen zu Atomen verbunden hatten, änderte sich das.

Der kanadische Nobelpreisträger James Peebles von der Princeton Universität. (Foto: dpa Bildfunk, Picture Alliance)
Der kanadische Nobelpreisträger James Peebles von der Princeton Universität. Picture Alliance

Spur des BigBang: die kosmische Hintergrundstrahlung

James Peebles berechnete, dass von diesem frühen Entwicklungsstadium des Universums heute noch Spuren zu finden sein müssten. Die sogenannte kosmische Hintergrundstrahlung beispielsweise. Oder ein bestimmter Anteil von Heliumatomen in der Materie, die beim Urknall entstand und aus der bis heute Sterne, Planeten und Galaxien entstanden sind. Seine Vorhersagen trafen zu.

kosmische Hintergrundstrahlung (Foto: dpa Bildfunk, Picture Alliance)
Das vom NASA-Satelliten «COBE» aufgenommene «Babybild» des Universums zeigt die feinen Temperaturschwankungen in der so genannten kosmischen Hintergrundstrahlung, dem «Echo des Urknalls». Picture Alliance

Dunkle Materie als Klebstoff des Universums

Peebles hat sich auch als einer der ersten mit der Existenz von sogenannter dunkler Materie und dunkler Energie beschäftigt.  Die beschleunigte Ausdehnung des Weltalls lässt sich derzeit nur durch das Wirken einer solchen dunklen Energie erklären. Die dunkle Materie haben die Kosmologen in ihre Weltmodelle eingefügt, weil sie eine Art Klebstoff brauchen, der die Galaxien zusammenhält. Diese rotieren nämlich so schnell um ihre Zentren, dass sie eigentlich all die Sterne, aus denen sie bestehen, ins All hinaus schleudern müssten.

graphische Darstellung der Berechnungen zur Entstehung des Universums (Foto: Colourbox)
graphische Darstellung der Berechnungen zur Entstehung des Universums

Die Exoplaneten-Entdecker Michel Mayor und Didier Queloz

Im Gegensatz zu den Arbeiten des Theoretikers James Peebles haben Michel Mayor und Didier Queloz ein sehr praktisches Experiment durchgeführt. Bei der Beobachtung eines Sterns im Sternbild Pegasus gelang ihnen im Jahr 1995 ein sensationeller Nachweis. Sie entdeckten an diesem Stern einen Planeten.

Ein Exoplanet umkreist einen sonnenähnlichen Stern. (Foto: Colourbox)
Ein Exoplanet umkreist einen sonnenähnlichen Stern.

Über 4000 Exoplaneten wurden seither gesichtet

Damit war eine der großen Fragen der Menschheit beantwortet: Gibt es neben unserem Sonnensystem noch weitere solche Systeme im All? Oder sind all die Sterne am Nachthimmel einsame Sonnen ohne Planeten, die um sie kreisen? Inzwischen haben Astronomen über 4000 sogenannte Exoplaneten entdeckt und es ist klar, dass es allein in unserer Milchstraße Milliarden davon geben muss.

Der Schweizer Physik-Nobelpreisträger Didier Queloz (Foto: dpa Bildfunk, Picture Alliance)
Der Schweizer Physik-Nobelpreisträger Didier Queloz. Er forscht an der Universität Cambridge und an der Universität Genf. Picture Alliance

Fahndung nach erdähnlichen Exoplaneten

Die Suche nach erdähnlichen Exoplaneten läuft bereits auf Hochtouren. Das amerikanische James Webb Weltraumteleskop, das in den kommenden Jahren gestartet werden soll, wird sogar in der Lage sein, die Zusammensetzung der Atmosphäre von Exoplaneten zu untersuchen und dadurch möglicherweise die Spuren von extraterrestrischem Leben finden zu können.

Die Suche nach erdähnlichen Exoplaneten läuft bereits auf Hochtouren (Foto: dpa Bildfunk, Picture Alliance)
Die Suche nach erdähnlichen Exoplaneten läuft bereits auf Hochtouren. Picture Alliance

Taumelnde Sterne als indirekte Messmethode

Die Entdeckung des ersten Exoplaneten gelang Mayor und Queloz mit einer unfassbar empfindlichen Messmethode. Der gesuchte Exoplanet kreist um seinen Stern und zerrt ihn dabei auch immer ein wenig aus seiner Ruheposition. Der schwere Stern wackelt also unter dem Einfluss seines Planeten ein klein wenig hin und her. Wenn sich der Stern auf einen Beobachter zubewegt, wird das Sternenlicht leicht bläulich - wenn er sich wegbewegt leicht rötlich. Das ist ganz ähnlich, wie bei einem Krankenwagen, dessen Martinshorn entsprechend seiner Fahrtrichtung mal höher und mal niedriger klingt. Allerdings ist der Lichteffekt mit bloßem Auge nicht sichtbar und es braucht zu seiner Messung ausgefeilte Hard- und Software.

Michel Mayor  (Foto: dpa Bildfunk, Picture Alliance)
Der Schweizer Physik - Nobelpreisträger Michel Mayor von der Universität Genf. Picture Alliance

Das Bild des Universums wurde grundlegend verändert

Zusammen haben Peebles, Mayor und Queloz mit ihren Forschungen unser Bild vom Universum grundlegend verändert und viele Ansätze für die weitere Erforschung des Alls geliefert. Ihre Arbeiten sorgten dafür, dass  Lehr- und Schulbücher umgeschrieben werden mussten.

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