James Peebles, Michel Mayor and Didier Queloz, 2019 Nobel Laureates in Physics | Bildquelle: Nobel Media 2019. Illustration:

Physik-Nobelpreis Neuer Blick aufs Universum

Stand: 08.10.2019 16:17 Uhr

Mit dem Physik-Nobelpreis sind drei Forscher ausgezeichnet worden, derentwegen Lehrbücher umgeschrieben werden mussten. Die Wissenschaftler Peebles, Mayor und Queloz haben unseren Blick aufs Universum verändert.

Von Uwe Gradwohl, SWR

James Peebles, Jahrgang 1935, studierte in den 1950er-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.

Christian Stichler, ARD Stockholm, zur Bekanntgabe der Nobelpreisträger für Physik
tagesschau 12:00 Uhr, 08.10.2019

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Erst nachdem sich die Elektronen mit Atomkernen zu Atomen verbunden hatten, änderte sich das. 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 Helium Atomen in der Materie, die beim Urknall entstand und aus der bis heute Sterne, Planeten und Galaxien entstehen. Seine Vorhersagen trafen zu.

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 hinausschleudern müssten.

Nobelpreis für Physik geht an Kosmos-Forscher
tagesschau 20:00 Uhr, 08.10.2019, T. Hillebrandt/V. Simon, SWR

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Mayor und Queloz entdeckten ersten Exoplaneten

Im Gegensatz zu den Arbeiten des Theoretikers 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. 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?

Diedier Queloz und Michel Mayor | Bildquelle: LAURENT GILLIERON/EPA-EFE/REX
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1995 entdeckten sie den ersten Exoplaneten: Diedier Queloz und Michel Mayor.

Inzwischen haben Astronomen mehr als 4000 sogenannte Exoplaneten entdeckt und es ist klar, dass es allein in unserer Milchstraße Milliarden davon geben muss. Die Suche nach erdähnlichen Exoplaneten läuft bereits auf Hochtouren. Das amerikanische James-Webb-Weltraumteleskop, das seine Arbeit in den kommenden Jahren aufnehmen soll, wird sogar in der Lage sein, die Zusammensetzung der Atmosphäre von Exoplaneten zu untersuchen und dadurch möglicherweise die Spuren extraterrestrischen Lebens zu finden.

Wackelnde Sterne als indirekte Messmethode

Die Entdeckung des ersten Exoplanetens gelang Mayor und Queloz mit einer extrem 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.

Schulbücher müssen neu geschrieben werden

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.

Über dieses Thema berichtete die tagesschau am 08. Oktober 2019 um 12:00 Uhr.

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