Physik-Nobelpreis für drei Erforscher des Kosmos
Ein bisschen Materie wie wir sie kennen - und ganz viel Dunkle Materie und Dunkle Energie. Zu diesem Modell des Universums hat einer der diesjährigen Physik-Nobelpreisträger entscheidend beigetragen. Die zwei anderen spürten einen ganz besonderen Himmelskörper auf.
Das Wichtigste in Kürze
- Der erste Nachweis eines speziellen Planeten und grundlegende Erkenntnisse zum Universum sind mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet worden.
Eine Hälfte des Preises geht an die Schweizer Astronomen Michel Mayor (77) und Didier Queloz (53) für die erste Entdeckung eines Exoplaneten, der einen sonnenähnlichen Stern umkreist. Die andere Hälfte geht an den kanadisch-amerikanischen Kosmologen James Peebles (84) für theoretische Grundlagen des Universums, wie die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften am Dienstag in Stockholm mitteilte.
Die höchste Auszeichnung für Physiker ist mit umgerechnet etwa 830.000 Euro (9 Millionen Schwedischen Kronen) dotiert.
Der Fund der beiden Schweizer war 1995 der Startschuss für eine ganze Reihe solcher Exoplaneten-Nachweise. «Die Entdeckung hat einen neuen Zweig in der Astronomie begründet», sagte Mathias Zechmeister vom Institut für Astrophysik der Universität Göttingen. Mittlerweile kennen Forscher mehr als 4100 Exoplaneten.
Als Queloz, der damals bei Mayor promovierte, Mitte der Neunziger seltsame Signale eines von ihm untersuchten Sterns empfing, geriet er nach eigener Aussage zunächst in Panik. Er glaubte an einen Fehler in der von ihm programmierten Software. «Zu keinem Zeitpunkt dachte ich, dass ein Planet der Grund sein könnte», sagte Queloz 2015 der «Neuen Zürcher Zeitung». Die Messdaten wiesen darauf hin, dass der Stern von einem relativ grossen Planeten in sehr kurzer Zeitspanne umkreist wird. Das war so nicht erwartet worden.
Doch schon kurz darauf verdichteten sich die ersten Hinweise: Queloz und Mayor konnten die Existenz des Exoplaneten «51 Pegasi b» nachweisen. Queloz erinnert sich: «Als wir im Oktober nach Florenz reisten, um unsere Ergebnisse an einer Konferenz vorzustellen, hatte ich einige Panikattacken. Wir hatten eine grosse Entdeckung gemacht, die jedoch von keiner Theorie gestützt wurde.»
Matthias Steinmetz vom Leibniz-Institut für Astrophysik in Potsdam drückt die Bedeutung der Entdeckung so aus: «Bis dahin ist natürlich jeder davon ausgegangen, alle Planetensysteme sehen aus wie das Sonnensystem. Grosse Fehlannahme.»
Der von Mayor und Queloz entdeckte Himmelskörper ist 50 Lichtjahre von der Erde entfernt. Er braucht nur vier Tage, um seinen Stern zu umkreisen. Die Erde braucht mit einem Jahr vergleichsweise lange. Im Jahr 2015 bekam der Exoplanet von der Internationalen Astronomischen Union in einem Namenswettbewerb den Namen Dimidium.
Exoplaneten sind schwer zu beobachten, weil sie nicht selbst leuchten. Um den Himmelskörper dennoch nachweisen zu können, bedienten sich die beiden Schweizer Forscher von der Universität Genf der sogenannten Radialgeschwindigkeitsmethode. Dabei macht man sich den Effekt zunutze, dass die Schwerkraft des Exoplaneten die Bewegungen seines Sterns beeinflusst. Diese Bewegungen kann man messen.
Peebles Arbeiten wiederum lieferten die Grundlage für unser Verständnis der Entwicklung des Universums vom Urknall bis heute, hiess es vom Nobelpreiskomitee. «Praktisch hinter allen Ideen zum Aufbau des Universums auf grossen Skalen steckt James Peebles», sagte Steinmetz vom Leibniz-Institut. Er selbst sei teils sehr verunsichert gewesen, als er in den 60er Jahren angefangen habe, sich wissenschaftlich mit seiner Materie auseinander zu setzen, sagte Peebles, kurz nachdem er von seinem Nobelpreis erfahren hatte. Aber: «Ich habe einfach weitergemacht.»
Mitte des Jahrzehnts konnte auch mit Hilfe der theoretischen Arbeiten von Peebles erstmals die sogenannte Hintergrundstrahlung nachgewiesen werden. Diese Strahlung ist kurz nach dem Urknall entstanden und liegt heute im Mikrowellenbereich. Sie durchzieht das gesamte Universum. Ein Durchbruch gelang, als Peebles von der US-amerikanischen Universität Princeton erkannte, dass dieses «Echo des Urknalls» Informationen darüber enthält, wie viel Materie im Urknall entstanden sein muss. Schon in den 1930er Jahren hatten Forscher aus den Beobachtungen von Galaxien geschlossen, dass es neben der sichtbaren Materie noch mehr geben muss: die sogenannte Dunkle Materie. Deren Zusammensetzung ist bis heute rätselhaft. Peebles brachte 1982 die Theorie auf, dass Dunkle Materie aus noch unentdeckten schweren, langsamen Teilchen besteht. Die Dunkle Materie macht Berechnungen zufolge 26 Prozent des Kosmos aus. Fünf Prozent bestehen aus Materie, wie wir sie kennen. Fehlen noch 69 Prozent. Für sie haben Forscher den Begriff Dunkle Energie geprägt - auch an diesem Konzept war Peebles entscheidend beteiligt.
Seit der ersten Vergabe im Jahr 1901 haben 209 Forscher den Physik-Nobelpreis erhalten, darunter drei Frauen. Der US-Amerikaner John Bardeen bekam ihn zweimal. Im vergangenen Jahr hatten Arthur Ashkin (USA), Gérard Mourou (Frankreich) und Donna Strickland (Kanada) den Nobelpreis für Physik für die Entwicklung hochpräziser Werkzeuge aus Licht bekommen.
Am Montag war der Nobelpreis für Medizin Gregg Semenza (USA), William Kaelin (USA) und Peter Ratcliffe (Grossbritannien) zuerkannt worden. Sie hatten gezeigt, wie Zellen den Sauerstoffgehalt in ihrer Umgebung wahrnehmen und auf Veränderungen reagieren. Am Mittwoch werden die Träger des Chemie-Nobelpreises verkündet. Die feierliche Überreichung der Auszeichnungen findet traditionsgemäss am 10. Dezember statt, dem Todestag des Preisstifters Alfred Nobel.
