Stockholm - Noch vor hundert Jahren waren Physiker der Meinung, das Weltall sei ein stabiler Raum, in dem Sterne und merkwürdige Nebelwolken herumschweben. Doch dann kamen Albert Einstein, Edwin Hubble und andere, und binnen weniger Jahre war klar: das Weltall ist nicht starr. Es expandiert wie ein Hefekuchen, in dem die Rosinen - die Sterne - sich immer weiter voneinander entfernen.

Dies war das Bild, dem in den 90er Jahren drei Wissenschaftler in den USA einige feine Details hinzufügen wollten. Doch heraus kam eine Sensation: das Weltall expandiert nicht nur. Die Expansion wird vielmehr seit etwa fünf Milliarden Jahren immer schneller. Die Materie, von der wir einen Teil nachts am Himmel leuchten sehen, verteilt sich immer dünner in einem beschleunigt wachsenden Universum.

Diesen "Durchbruch des Jahres 1998", wie damals das Wissenschaftsmagazin "Science" schrieb, wird das Stockholmer Nobelkomitee am 10. Dezember mit dem Nobelpreis für Physik auszeichnen, wie es am Dienstag bekanntgab. Saul Perlmutter, Brian Schmidt und Adam Riess erhalten gemeinsam den mit zehn Millionen schwedischen Kronen (knapp 1,1 Millionen Euro) dotierten Preis "für die Entdeckung der beschleunigten Expansion des Universums durch die Beobachtung entfernter Supernovae". Perlmutter, der 1988 begonnen hat, erhält die eine Hälfte des Preisgeldes. Schmidt gründete 1994 ein eigenes Team, in dem Riess eine entscheidende Rolle spielte. Die beiden teilen sich nun die andere Hälfte des Preises.

"Ich bin von dem Preis völlig überrascht", sagte Schmidt am Dienstag. "Aber wir waren auch über unser Forschungsergebnis selbst völlig perplex." Lange wollten die Mitglieder beider Forschergruppen nicht glauben, was sie gemessen hatten.

Bis ans Ende des Universums sichtbar

Die Idee der Forscher war ursprünglich, genau zu messen, wie sich die Expansion des Alls seit dem Urknall allmählich verlangsamt. Eine solche Messung ist erst seit den 90er Jahren möglich, seit es große Teleskope, empfindliche digitale Bildsensoren (CCDs) und leistungsfähige Computer gibt. Denn der Blick sollte in die Anfänge des Kosmos gehen. Lichtsignale aus dieser Zeit sind sehr schwach.

Um Entfernungen im All zu bestimmen, braucht man eine Art Messlatte. Seit dem Beginn des 20. Jahrhunderts werden dazu die Cepheiden genutzt, spezielle Sterne, die pulsieren und die umso heller leuchten, je länger die Pulsdauer ist. Kennt man die Pulsdauer, dann kennt man die tatsächliche Helligkeit des Sterns und kann aus der scheinbaren, auf der Erde gemessenen Helligkeit die Entfernung bestimmen. Doch Cepheiden leuchten zu schwach für Messungen in den Tiefen des Alls. Hinzu kommt eine Entdeckung von Edwin Hubble aus den zwanziger Jahren: Licht von Sternen ist leicht ins Rote verschoben. Je ferner der Stern, desto stärker die Rotverschiebung. Der Effekt ist vergleichbar - aber nicht das Gleiche - wie die Veränderung der Tonhöhe der Geräusche eines Autos, das vorüberrauscht.

Diese Rotverschiebung haben die jetzt ausgezeichneten Forscher unabhängig voneinander mit einer weiteren Messlatte verglichen, die nur mit modernen technischen Methoden zu nutzen ist. Sterne können, wenn ihre Energievorräte zu Ende gehen, in einem letzten Aufbäumen explodieren. Solche Nova- oder Supernova-Explosionen können heller leuchten als die ganze Galaxie, zu der der Stern gehört, und deshalb bis ans Ende des Universums sichtbar sein.

Die Expansionsgeschwindigkeit des Alls ändert sich

Sterne von der Größe der Sonne leuchten am Ende ihres Lebens immer schwächer und schrumpfen zu einem sogenannten Weißen Zwerg von der Größe der Erde zusammen. Dann explodieren sie als Supernova vom sogenannten Typ Ia. Häufig ist so ein Weißer Zwerg Partner eines Duos aus zwei Sternen, die umeinander kreisen. Der Weiße Zwerg saugt Materie des Partners ab. Er wächst bis auf etwa die 1,4-fache Masse der Sonne an. Dann explodiert er. Der Prozess läuft innerhalb weniger Wochen ab. Das Maximum der Helligkeit ist fast immer gleich, so dass es möglich ist, die Entfernung der Explosion zu bestimmen.

Mit großen technischen Aufwand machten die beiden Arbeitsgruppen unabhängig voneinander Aufnahmen kleiner Regionen des Himmels und wiederholten diese Aufnahmen drei Wochen später. Mit elektronischen Auswertungsmethoden fanden sie je rund 50 Explosionen vom Typ SupernovaIa. Ihr Ergebnis, vielfach geprüft und von beiden Gruppen übereinstimmend erzielt: das Leuchten der fernen Explosionen war schwächer als im Vergleich mit der Rotverschiebung erwartet. Die Statistik der gemessenen Entfernungen ergab, dass die Expansionsgeschwindigkeit des Alls sich ändert. Bis etwa zur Hälfte der Existenz des Universums verlangsamte sich die Expansion. Seitdem beschleunigt sie sich.

Die Ursache suchen Kosmologen in der sogenannten dunklen Energie, auch Vakuumenergie genannt. Eigentlich müsste die Schwerkraft der Masse des Alls die Expansion bremsen; Sterne und Galaxien ziehen einander an. Doch es gibt eine bis heute geheimnisvolle Gegenkraft, die dunkle Energie. Als sich das All vergrößerte und der Effekt der Schwerkraft schwächer wurde, bekam die dunkle Energie allmählich die Oberhand.

Doch woher kommt die dunkle Energie? Als Albert Einstein seine allgemeine Relativitätstheorie formulierte, stellte er fest, dass sie einen expandierenden Kosmos beschrieb. Das wollte er nicht akzeptieren. Also fügte er in die Formeln eine kosmologische Konstante ein, eine Gegenkraft, die den Kosmos stabil machen sollte. Das tat sie aber nicht, wie sich später herausstellte. Und als klar wurde, dass das All expandiert, nannte Einstein die Konstante seine "größte Eselei". Vielleicht aber, so schreibt das Nobelkomitee, war die Eselei "ein weiterer Blitz seines Genies".