Wie derselbe Bereich des Universums bei unterschiedlichen Werten der Dunklen Energiedichte aussehen würde. Im Uhrzeigersinn von oben links: keine Dunkle Energie, dieselbe Dunkle Energiedichte wie in unserem Universum, 30-fache und 10-fache Dunkle Energiedichte unseres Universums. Die Bilder stammen aus einer Reihe kosmologischer Simulationen.
Copyright/Quelle: Oscar Veenema (via Royal Astronomical Society) / CC BY 4.0
Durham (Großbritannien) – Ein neues Modell bemüht sich um eine Quantifizierung der Wahrscheinlichkeit, dass intelligentes Leben in unserem Universum – und zusätzlich in hypothetischen weiteren Universen – entsteht. Als Vorlage dient die sogenannte „Drake-Gleichung“, mit der der US-amerikanische Astronom Dr. Frank Drake in den 1960er-Jahren die Anzahl außerirdischer Zivilisationen in unserer Milchstraße zu berechnen versuchte.
Wie das Team um Dr. Daniele Sorini vom Institute for Computational Cosmology der Universität Durham gemeinsam mit Kollegen der Universitäten Genf und Edinburgh aktuell im Fachjournal „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“ (DOI: ccc) berichten, konzentriere sich das neue Modell auf die Bedingungen, die durch die Beschleunigung der Expansion des Universums und die Anzahl der gebildeten Sterne geschaffen werden. Diese Ausdehnung, so die derzeitige Lehrannahme, wird von einer geheimnisvollen Kraft angetrieben, die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen als Dunkle Energie bezeichnen und die mehr als zwei Drittel des Universums ausmachen soll.
Die Grundvoraussetzung des neuen Modells ist die Annahme, dass Sterne eine Voraussetzung für die Entstehung zumindest jenes Lebens sind, das wir kennen. Der neue Ansatz versucht nun jedoch nicht, die absolute Anzahl an Beobachtern (d.h. intelligentes Leben) im Universum zu berechnen, sondern betrachtet die relative Wahrscheinlichkeit, dass ein zufällig ausgewählter Beobachter ein Universum mit bestimmten Eigenschaften bewohnt.
Die Ergebnisse der Modellberechnungen zeigen, dass ein typischer Beobachter in einem Universum mit einer erheblich höheren Dichte an Dunkler Energie leben würde als in unserem eigenen Universum. Dies deute wiederum daraufhin, dass die „Zutaten“, die unser Universum besitzt, es in einem Szenario von vielen, parallel existierenden Universen (Multiversum) zu einem seltenen und ungewöhnlichen Fall machen. Der in der Arbeit vorgestellte Ansatz umfasst die Berechnung des Anteils gewöhnlicher Materie, die über die gesamte Geschichte des Universums hinweg in Sterne umgewandelt wurde, und dies bei unterschiedlichen Dunklen Energiedichten.
Hintergrund
Statt ein exaktes Ergebnis vorzulegen, war die Drake-Gleichung eher eine Anleitung für Wissenschaftler dafür, wie sie nach Leben suchen können. Es handelt sich also eher um ein Schätzungswerkzeug. Die Parameter umfassten die jährliche Sternentstehungsrate in der Milchstraße, den Anteil an Sternen mit umlaufenden Planeten und die Anzahl der Welten, die potenziell Leben unterstützen könnten. Im Vergleich dazu verbindet das neue Modell die jährliche Sternentstehungsrate im Universum mit seinen grundlegenden Bestandteilen, wie der bereits erwähnten Dunklen Energiedichte.
Entsprechend sagt das Modell voraus, „dass dieser Anteil in einem Universum, das Sterne am effizientesten bildet, etwa 27 % betragen würde, verglichen mit 23 % in unserem eigenen Universum“, erläutert die Pressemitteilung der Royal Astronomical Society und führt dazu weiter aus: „Das bedeutet, dass wir nicht in dem hypothetischen Universum mit den höchsten Chancen für die Bildung intelligenter Lebensformen leben. Mit anderen Worten: Die in unserem Universum beobachtete Dichte der Dunklen Energie ist laut Modell nicht diejenige, die die Chancen auf Leben maximieren würde.“
Laut Sorini ist das Verständnis der Dunklen Energie und ihrer Auswirkungen auf unser Universum „eine der größten Herausforderungen in der Kosmologie und grundlegenden Physik. Die Parameter, die unser Universum bestimmen, einschließlich der Dichte der Dunklen Energie, könnten unsere eigene Existenz erklären. (…) Überraschenderweise fanden wir heraus, dass sogar eine deutlich höhere Dichte an Dunkler Energie noch mit Leben vereinbar wäre, was darauf hindeutet, dass wir möglicherweise nicht im wahrscheinlichsten aller Universen leben.“
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Das neue Modell könnte es Wissenschaftlern ermöglichen, die Auswirkungen unterschiedlicher Dunkler Energiedichten auf die Entstehung von Strukturen im Universum und die Bedingungen für die Entwicklung von Leben im Kosmos zu verstehen. „Dunkle Energie bewirkt, dass sich das Universum schneller ausdehnt, was die Anziehungskraft der Gravitation ausbalanciert und ein Universum schafft, in dem sowohl Expansion als auch Strukturentwicklung möglich sind“, so die Forschenden. „Für die Entwicklung von Leben müssten jedoch Regionen existieren, in denen sich Materie zu Sternen und Planeten zusammenballen kann, und diese müssten über Milliarden von Jahren stabil bleiben, um die Evolution des Lebens zu ermöglichen. Entscheidend deutet die Forschung darauf hin, dass die Astrophysik der Sternentstehung und die Entwicklung der großräumigen Struktur des Universums in einer subtilen Weise zusammenwirken, um den optimalen Wert der Dunklen Energiedichte für die Entstehung intelligenten Lebens zu bestimmen.“
Für Professor Lucas Lombriser von der Université de Genève und Mitautor der Studie ist es besonders spannend zu sehen, „wie das Modell für die Erforschung der Entstehung von Leben in verschiedenen Universen genutzt werden kann, um zu sehen, ob einige grundlegende Fragen, die wir uns über unser eigenes Universum stellen, neu interpretiert werden müssen.“
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Rechercherquelle: Royal Astronomical Society
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