Dunkle Energie und Kategorie:Bibelwissenschaftler: Unterschied zwischen den Seiten

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Als '''Dunkle Energie''' wird in der [[Kosmologie]] eine hypothetische Form der [[Energie]] bezeichnet. Die Dunkle Energie wurde als eine Verallgemeinerung der [[Kosmologische Konstante|kosmologischen Konstanten]] eingeführt, um die beobachtete beschleunigte [[Expansion des Universums]] zu erklären, die vor rund 5 Milliarden Jahren begonnen hat<ref>Sylvia Feil, Jörg Resag, Kristin Riebe: ''Faszinierende Chemie'', S. 44</ref>. Der Begriff wurde 1998 von [[Michael S.&nbsp;Turner]] geprägt.
[[Kategorie:Theologe (Christentum)]]
 
[[Kategorie:Christlicher Theologe]]
Die physikalische Interpretation der Dunklen Energie ist weitgehend ungeklärt und ihre Existenz ist experimentell nicht nachgewiesen. Die gängigsten Modelle bringen sie mit [[Vakuumfluktuation]]en in Verbindung, es wird aber auch eine Reihe weiterer Modelle diskutiert. Die physikalischen Eigenschaften der Dunklen Energie lassen sich durch großräumige Kartierung der Strukturen im Universum, beispielsweise die Verteilung von [[Galaxie]]n und [[Galaxienhaufen]], untersuchen; entsprechende astronomische Großprojekte befinden sich in Vorbereitung.
[[Kategorie:Bibelwissenschaftler|!]]
 
[[Kategorie:Bibel|!301]]
== Beobachtung ==
[[Datei:WMAP 2008 universe content de.png|thumb|Materie- bzw. Energie-Anteil des Universums zum jetzigen Zeitpunkt (oben) und zur Entkopplungszeit (unten), 380.000 Jahre nach dem Urknall. (Beobachtungen der [[Wilkinson Microwave Anisotropy Probe|WMAP]]-Mission u.&nbsp;a.).<ref>Nach den Daten des [[Planck-Weltraumteleskop|PLANCK-Weltraumteleskops]] ([[ESA]], 21.&nbsp;März 2013) ergeben sich im Vergleich zu WMAP leicht korrigierte Werte: Sichtbare Materie: 4,9 %, Dunkle Materie: 26,8 %, Dunkle Energie: 68,3 %, Alter des Weltalls: 13,82&nbsp;Milliarden Jahre, ''[http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Planck/Planck_reveals_an_almost_perfect_Universe Planck reveals an almost perfect Universe.]'' Abgerufen am 9.&nbsp;Oktober 2013.</ref> Die Bezeichnung „Atome“ steht für „normale Materie“.]]
Nachdem die Expansion des Universums durch die Beobachtung der [[Rotverschiebung]] der Galaxien als etabliert galt, wurden detailliertere Messungen durchgeführt, um die Geschwindigkeit der Expansion und ihre Veränderung über die Lebenszeit des Universums zu bestimmen. Traditionelle Modelle besagten, dass die Expansion aufgrund der Materie und der durch sie wirkenden [[Gravitation]] verlangsamt wird; Messungen sollten diese Verlangsamung quantifizieren.
 
Die Messungen, die im Wesentlichen auf Entfernungsbestimmungen weit entfernter [[Supernova vom Typ Ia|Supernovae vom Typ&nbsp;Ia]] basierten, ergaben entgegen den Voraussagen, die sich aus den bis dahin gültigen Annahmen ableiten ließen, eine Zunahme der Expansionsgeschwindigkeit. Diese unerwartete Beobachtung wird seither auf eine unbestimmte ''Dunkle Energie'' zurückgeführt. In den Modellen besteht das Universum zum gegenwärtigen Zeitpunkt, ca. 13,8&nbsp;Milliarden Jahre nach dem [[Urknall]], zu 68,3 % aus Dunkler Energie, 26,8 % aus [[Dunkle Materie|Dunkler Materie]] und zu 4,9 % aus der sichtbaren, [[Baryon#Baryonische Materie in der Kosmologie|baryonischen Materie]]. In der Frühzeit des Universums, zum Zeitpunkt der Entkopplung der Materie von der [[Kosmischer Mikrowellenhintergrund|Hintergrundstrahlung]], war die Zusammensetzung noch wesentlich anders.<ref>''[http://www.wissenschaft.de/wissenschaft/news/316949.html Das neue Bild des alten Universums.]''</ref>
 
Die Existenz einer Dunklen Energie könnte auch eine Erklärung für die Flachheit des Universums sein. Es ist bekannt, dass die normale Materie nicht ausreicht, um dem Universum eine flache, das heißt im Wesentlichen [[Euklidische Geometrie|euklidische]], Geometrie zu geben; sie stellt nur 2–5 % der notwendigen Masse. Aus Beobachtungen der gravitativen Anziehung zwischen den Galaxien ergibt sich aber, dass Dunkle Materie maximal 30 % der erforderlichen Materie sein kann.
 
Dunkle Energie ist auch ein wichtiger Parameter in Modellen zur Strukturbildung im Universum.
 
== Theoretischer Hintergrund ==
Die heute akzeptierte Theorie zur großräumigen Entwicklung des Kosmos ist die [[allgemeine Relativitätstheorie]] (ART). In der Diskussion um die Expansion oder Kontraktion des Universums bewirkt die Materie durch ihre Gravitationswirkung eine Verlangsamung der Expansion; die [[kosmologische Konstante]] (sofern sie positiv ist) beschreibt dagegen eine beschleunigte ''Expansion'' und, sofern sie auf großen Skalen gegenüber der [[Raumkrümmung|Krümmung]] dominiert, ein ''flaches'' Universum.
 
Die beobachtete Beschleunigung der Expansionsbewegung bedeutet, dass eine Beschreibung durch die kosmologische Konstante sinnvoll ist. Zuvor war sie nur eine [[Ad-hoc-Hypothese|Ad-hoc-Konstruktion]], die bei der [[Heuristik|heuristischen]] Ableitung der [[Einsteinsche Feldgleichungen|einsteinschen Feldgleichungen]] nicht ausgeschlossen werden konnte.
 
Eines der ersten kosmologischen Modelle, das auf [[Albert Einstein]] zurückgeht, beschreibt ein statisches, nicht expandierendes Universum. Im Rahmen dieses Modells besitzt die kosmologische Konstante einen Wert ungleich null; die kosmologische Konstante entspricht einer [[Nullpunktsenergie|Energie des Vakuums]], die der Gravitation der im Universum enthaltenen Materie entgegenwirkt. Nachdem entdeckt wurde, dass das Universum nicht statisch ist, sondern expandiert, ging auch Einstein dazu über, die kosmologische Konstante gleich null zu setzen. Dennoch wurden in der Literatur auch weiterhin Modelle diskutiert, in denen die kosmologische Konstante einen von null verschiedenen Wert besitzt, z.&nbsp;B. im [[Georges Lemaître|Lemaître]]-Universum (Inflexionsmodell).
 
Ein weiteres Problem war, dass die Annahme einer Vakuumenergie in der [[Quantenfeldtheorie]] Beiträge zum [[Energie-Impuls-Tensor]] lieferte, die einem außerordentlich hohen Wert der kosmologischen Konstante entsprachen, was nicht beobachtet wurde (Problem der kosmologischen Konstante).
 
== Erklärungsversuche ==
Über die genaue Natur der Dunklen Energie kann derzeit nur spekuliert werden. Die einfachste Lösung ist, einen geeigneten Wert einer kosmologischen Konstanten zu postulieren und als gegebene und grundlegende Eigenschaft des Universums hinzunehmen.
 
Ein Vorschlag ist, die Dunkle Energie als Vakuumenergie, die in der Quantenfeldtheorie auftritt, zu verstehen. Allerdings gibt es bislang keine überzeugenden quantitativen Herleitungen.
 
Alternativ wird Dunkle Energie als die Wirkung eines [[Skalarfeld]]es, [[Quintessenz (Physik)|„Quintessenz“]] genannt, angesehen. Die Fluktuationen eines solchen Feldes breiten sich typischerweise fast mit [[Lichtgeschwindigkeit]] aus. Aus diesem Grund neigt ein solches Feld auch nicht zu gravitativem Klumpen: Die Fluktuationen in überdichten Regionen strömen sehr schnell in unterdichte Regionen und führen so zu einer praktisch homogenen Verteilung.
 
Die Elementarteilchen, die man einem solchen Skalarfeld zuschreibt, wären überaus leicht (ungefähr 10<sup>−82</sup> [[Elektron]]enmassen) und dürften, von der Gravitation abgesehen, praktisch nicht mit normaler (baryonischer) Materie wechselwirken.<ref>{{cite web |url=http://www.spektrum.de/astrowissen/lexdt_d03.html#lam |title=Dunkle Energie |date=2007-08 |accessdate=2017-01 |author=Andreas Müller}}</ref>
 
== Inflation ==
 
Die Dunkle Energie wirkt der [[Gravitation]] entgegen und kann in diesem Sinn als [[Antigravitation]] angesehen werden. Gemäß der '''Zustandsgleichung der Dunklen Energie''' führt eine konstante positive [[Vakuumenergiedichte]] zu negativem [[Druck (Physik)|Druck]] <math>p</math>, der die beschleunigte Expansion des Universums vorantreibt:
 
:<math>p = - \rho_\mathrm{vac}c^2</math>
 
Ob die Vakuumenergiedichte tatsächlich zeitlich konstant bleibt, ist noch unklar. Da der Strahlungsdruck <math>p = +\tfrac{1}{3} \rho c^2\,</math> beträgt, tritt der Expansions auch im Fall einer zeitlich nicht konstanten Energiedichte auf, sofern <math>p < -\tfrac{1}{3} \rho c^2</math>.
 
Die Dunkle Energie und die damit verbundenen [[Feld (Physik)|Felder]] sind damit auch eine denkbare Ursache der [[Inflation (Kosmologie)|Inflation]] in der Frühzeit des Kosmos. Allerdings ist unklar, ob zwischen einer derartigen Dunklen Energie und derjenigen, die für die derzeit beobachtete Expansion vorgeschlagen wird, ein Zusammenhang besteht.
 
== Aktuelle Forschungsprojekte ==
Neuere Forschungsprogramme werden unter anderem mit der ''Hyper Suprime-Cam'' des [[Subaru-Teleskop]]s und im Rahmen des ''{{lang|en|[[Dark Energy Survey]]}}'' mit der ''DECam'' des [[Cerro Tololo Inter-American Observatory#Forschungsprojekte|Victor-M.-Blanco-Teleskops]] durchgeführt.<ref>''[http://phys.org/news/2012-09-instrument-subaru-telescope-field-view.html New instrument increases Subaru Telescope’s field of view sevenfold.]'' Bei: ''Phys.org.'' {{Datum|13|9|2012}} (englisch).</ref><ref>''[http://www.nature.com/news/cameras-to-focus-on-dark-energy-1.11391 Cameras to focus on dark energy.]'' Bei: ''[[Nature|Nature.com.]]'' {{Datum|12|9|2012}} (englisch).</ref><ref>''[[:en:The Dark Energy Survey|The Dark Energy Survey.]]'' Englische Wikipedia, abgerufen am {{Datum|14|9|2012}}.</ref><ref>'' {{Webarchiv|text=Additional Information about DECam. |url=http://www.darkenergysurvey.org/DECam/DECam_add_tech.shtml |wayback=20120924050221 |archiv-bot=2018-04-07 10:17:24 InternetArchiveBot }}'' Bei: ''DarkEnergySurvey.org.'' {{Datum|||2012}} (englisch).</ref> Der Start des Weltraumteleskops [[Euclid (Weltraumteleskop)|Euclid]] war für {{Datum|||2019}} geplant,<ref>''[http://www.dlr.de/dlr/desktopdefault.aspx/tabid-10212/332_read-3987/year-all/ Auf der Suche nach Dunkler Energie: Das neue Weltraumteleskop Euclid.]'' Bei: ''[[Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt|DLR.de.]]'' {{Datum|20|6|2012}}.</ref> wurde aber auf {{Datum|||2020}} verschoben.<ref>''[http://www.handelsblatt.com/technik/forschung-innovation/spaeheinsatz-im-all-esa-genehmigt-weltraumteleskop-euclid/6778228.html Späheinsatz im All: Esa genehmigt Weltraumteleskop Euclid.]'' Bei: ''[[Handelsblatt|Handelsblatt.com.]]'' {{Datum|20|6|2012}}.</ref><ref>Franziska Konitzer: ''[https://www.spektrum.de/news/die-anderen-96-prozent/1180532 Dunkler Kosmos. Die anderen 96 Prozent.]'' Bei: ''[[Spektrum der Wissenschaft|Spektrum.de.]]'' {{Datum|9|1|2013}}.</ref> Das Hauptinstrument des russischen [[Satellit (Raumfahrt)|Satelliten]] Spektr-RG, der frühestens im September 2018 ins All gestartet werden soll, ist [[eROSITA]], entwickelt vom [[Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik]]. Mit den geplanten Experimenten hoffen die Forscher, der Natur der Dunklen Energie auf die Spur zu kommen.<ref>{{cite web |title=EROSITA |url=http://www.mpe.mpg.de/450415/eROSITA |author=Hochenergie-Astrophysik Gruppe am MPE |date=2016 |accessdate=2017-01}}</ref>
 
== Siehe auch ==
* {{WikipediaDE|Dunkle Energie}}
* [https://en.wikipedia.org/wiki/Dark_energy] Englische Wikipedia noch umfangreicher.
 
== Literatur ==
* Gerhard Börner, Matthias Bartelmann: ''Astronomen entziffern das Buch der Schöpfung.'' In: ''Physik in unserer Zeit.'' Weinheim 33.2002,3, S.&nbsp;114–120. {{ISSN|0031-9252}}.
* Harald Lesch, Jörn Müller: ''Kosmologie für helle Köpfe&nbsp;– Die dunklen Seiten des Universums.'' Wilhelm Goldmann, München 2006. ISBN 3-442-15382-4.
* ''Welt der Wunder.'' Stuttgart 2008, 2, S.&nbsp;24.
* Sidney C. Wolff, Tod R. Lauer: ''Observing dark energy.'' Astronomical Soc. of the Pacific conference series. Bd&nbsp;339. San Francisco Calif. 2005. ISBN 1-58381-206-7.
* Luca Amendola u. a.: ''Dark energy – theory and observations.'' Cambridge Univ. Pr., Cambridge 2010, ISBN 978-0-521-51600-6.
* Helge Kragh, James M. Overduin: ''The weight of the vacuum – a scientific history of dark energy.'' Springer, Heidelberg 2014, ISBN 978-3-642-55089-8.
* Boris Lemmer, Benjamin Bahr, Rina Piccolo: ''Quirky Quarks: Mit Cartoons durch die unglaubliche Welt der Physik'', Springer Verlag 2017, ISBN 978-3662502587, eBook ISBN 978-3-662-50259-4 (pdf), {{ASIN|B01MQRB6YZ}} (kindle)
* Sylvia Feil, Jörg Resag, Kristin Riebe: ''Faszinierende Chemie: Eine Entdeckungsreise vom Ursprung der Elemente bis zur modernen Chemie'', 2. Auflage, Springer Verlag 2018, ISBN 978-3662573235; eBook {{ASIN|B07FDZ6V4S}} (kindle), ISBN 978-3-662-49920-7 (pdf)
* Benjamin Bahr, Jörg Resag, Kristin Riebe: ''Faszinierende Physik: Ein bebilderter Streifzug vom Universum bis in die Welt der Elementarteilchen'', 3. Auflage, Springer Verlag 2019, ISBN 978-3662584125; eBook {{ASIN|B07PF2WN96}} (kindle), ISBN 978-3-662-58413-2 (pdf)
 
== Weblinks ==
* Granett, Neyrinck, Szapudi: ''[http://www.ifa.hawaii.edu/cosmowave/supervoids Cosmic imprints of supervoids and superclusters from dark energy.]'' 30. Juli 2008 (englisch).
* ''[http://www.weltderphysik.de/gebiet/astro/dunkle-energie Dunkle Energie.]'' Bei: ''WeltDerPhysik.de.''
* R. Fassbender u. a.: ''[http://publik.tuwien.ac.at/files/pub-et_11456.pdf VADER – a satellite mission concept for high precision dark energy studies.]'' (PDF; 2,8&nbsp;MB). Int. Symposium on Astronomical Telescopes and Instrumentation. Orlando Fla 2006.
* ''[https://www.darkenergysurvey.org/ The Dark Energy Survey.]'' Bei: ''DarkEnergySurvey.org.''
* ''[http://jdem.gsfc.nasa.gov/ The Joint Dark Energy Mission.]'' Bei: ''jdem.gsfc.nasa.gov.'' Abgerufen am 14.&nbsp;September 2012.
* ''[https://science.orf.at/stories/2998426/?utm_source=pocket-newtab Gibt es die Dunkle Energie vielleicht gar nicht?]'' Website
 
== Einzelnachweise ==
<references />
 
[[Kategorie:Kosmologie]]
 
{{Wikipedia}}

Version vom 10. Oktober 2020, 02:17 Uhr