Suche nach dem Anfang von allem

Forscher blicken in die früheste Vergangenheit des Universums

Das Licht, das von den Sternen ausgesendet wird, informiert uns über die Abläufe im Universum - zum Beispiel, wenn ein Stern stirbt und explodiert. Es braucht jedoch Jahre oder Jahrmillionen, um die großen Entfernungen zur Erde zurückzulegen. So bringt uns das Sternenlicht Botschaften von einem längst vergangenen Geschehen. Mit Weltraumteleskopen gelingt es, den Blick immer tiefer in die Vergangenheit des Universums zu richten.

Supernova (Trick)
Botschaften von Ereignissen wie einer Supernova erreichen uns viel später. Quelle: ZDF

Die Bedingungen in der Atacamawüste in Chile sind einzigartig. Hier, in der trockensten Wüste der Welt, hat man einen besonders klaren Blick ins All - die Luft ist dünn, äußerst sauber und flimmert kaum. Hier stehen die Teleskope der Europäischen Südsternwarte, kurz ESO, die eindrucksvolle Bilder von den Tiefen des Universums liefern.

Die lange Reise des Lichts

Diese Bilder erzählen vom Aufbau der Sterne. Aber nicht nur die Strukturen im All lassen sich damit studieren, sondern auch die Entwicklung des Universums. Denn der Blick in die Sterne ist gleichzeitig ein Blick in die Vergangenheit. Das liegt daran, dass das Licht Zeit braucht, bis es die Erde erreicht. Das Bild eines Sterns zeigt uns seinen Gegenstand zu dem Zeitpunkt, als das Licht seine Reise begann. Das kann lange her sein: Das Licht der Plejaden ist bereits 440 Jahre alt, wenn es auf die Erde trifft. Als die Chinesen die Entstehung des Krebsnebels beobachteten, war der Stern bereits seit über 6.000 Jahren tot.

Das Bild der Sombrerogalaxie brauchte 30 Mio. Jahre, um zu uns zu gelangen. Quelle: reuters/nasa

Der Blick so weit zurück ist am besten möglich mit Teleskopen, die im All stationiert sind, jenseits der störenden Einflüsse der Atmosphäre. Das Weltraumteleskop Hubble schaute bislang am tiefsten in die Vergangenheit. Es richtet seinen Blick in scheinbar dunkle Regionen des Alls. Mit einer Belichtungszeit von zehn Tagen wird noch das schwächste Licht eingefangen. Doch auch Hubble hat seine Grenzen. Denn das Universum dehnt sich unaufhörlich weiter aus, die Sterne entfernen sich deshalb von uns.

Rotverschiebung der Himmelskörper

Das Licht, das uns aus weit entfernten Regionen erreicht, muss gegen diese Ausdehnung arbeiten. Das kostet Energie. Deshalb wird das Licht wird immer langwelliger: Es verschiebt seine Farbe von Blau nach Rot und wird schließlich Infrarot, eine Wellenlänge, die von Hubble nicht mehr zu erkennen ist. Es gibt aber besondere Teleskope, die auf dieses Licht spezialisiert sind. Das Weltraumteleskop James Webb, das 2013 im All stationiert werden soll, wird in Zukunft gezielt in den infraroten Bereich blicken und damit noch weiter zurück in die Vergangenheit. Mit seiner Hilfe erhofft man sich Erkenntnisse aus dem frühen Universum - aus der Zeit, als die allerersten Sterne zu leuchten begannen.

James-Webb-Teleskop (Animation)
Das Teleskop James Webb Quelle: nasa

Doch Astrophysiker wollen die Zeit noch weiter zurückdrehen - bis zum Urknall, dem Anfang von allem, von Raum und von Zeit. Die ersten 380.000 Jahre des Universums lassen sich mit Teleskopen nicht mehr direkt beobachten. Um Erkenntnisse über diesen Zeitraum zu gewinnen, ist ein gewaltiges, noch nie da gewesenes Experiment in Vorbereitung. Es soll die Zustände bis zu wenigsten Millionstel Sekunden nach dem Urknall für winzige Momente simulieren. Beim Urknall entstanden Elementarteilchen - sogenannte Higgs-Teilchen -, die heute nicht mehr existieren. Gelänge es, diese Zeugen vom Anfang des Universums aufzuspüren, wäre man in der Lage, eine der größten Fragen der Wissenschaft zu beantworten: die Frage nach dem Woher.

Das größte Experiment der Welt

Die Fahndung nach den geheimnisvollen Teilchen läuft: Mit einem Teilchenbeschleuniger wollen Forscher am CERN, dem Europäischen Kernforschungszentrum mit Sitz in der Französischen Schweiz nahe Genf, beweisen, dass sie einmal existiert haben und etwas aus der Zeit des Urknalls erzählen können. Dieser Teilchenbeschleuniger, der sogenannte Large Hadron Collider (LHC), ist eine Vakuumröhre, die unterirdisch eine etwa 27 Kilometer lange Kreisbahn umläuft. In ihr sollen Bestandteile von Atomkernen - Protonen und Neutronen - bis in die Nähe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und aufeinander zugejagt werden. Es ist das größte Experiment der Welt.

Nur wenn es den Forschern gelingt, die enorme Energie bereitzustellen, wie sie kurz nach dem Urknall herrschte, haben sie eine Chance. Schafft man es, die Protonen zur Kollision zu bringen, würde so viel Energie frei, dass die Higgs-Teilchen entstehen könnten. Ihre Spuren wollen die Forscher nachweisen. Bis jetzt tappen die Fahnder im Dunkeln, das Experiment hat noch nicht begonnen und die Teilchen gelten noch immer als vermisst. Ab Herbst 2009 könnte der Nachweis endlich gelingen.

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