Hier sind einige Bilder von Galaxienhaufen.
Sie sind genau so, wie der Name sagt:
riesige Ansammlungen von Galaxien,
durch ihre gegenseitige Anziehung verbunden.
Die meisten Punkte auf dem Schirm
sind keine einzelnen Sterne,
sondern Ansammlungen von Sternen oder Galaxien.
Ich hoffe, dass diese Bilder euch veranschaulichen,
welch schöne Objekte Galaxienhaufen sind,
und mehr als das:
Für mich sind sie mysteriös,
überraschend
und nützlich.
Nützlich als die gewaltigsten Versuchslabore des Universums.
Galaxienhaufen als Versuchslabore zu beschreiben,
heißt die Experimente zu beschreiben,
die man mit ihnen machen kann.
Es gibt vier Haupttypen,
und als Erstes möchte ich
die Erforschung des sehr Großen beschreiben.
Aber wie groß?
Hier seht ihr das Bild eines bestimmten Galaxienhaufens.
Er ist so gewaltig, dass das durch ihn hindurch scheinende Licht
durch die unglaubliche Anziehungskraft des Haufens
gebogen, abgelenkt wird.
Wenn ihr nämlich genau hinschaut,
können ihr die ihn umgebenden Ringe sehen.
Um euch eine Zahl zu nennen:
Dieser Galaxienhaufen
hat die Masse von über einer Millionen Milliarden Sonnen.
Es ist irre, wie riesig diese Systeme werden können.
Aber über ihre Masse hinaus
haben sie eine weitere Qualität:
Im Prinzip sind sie eigenständige Systeme
und können somit
als ein Miniaturmodell des gesamten Universums betrachtet werden.
Viele Fragen, die sich uns stellen,
über das Universum als Ganzes --
wie die Frage nach der Anziehungskraft --
könnten durch das Studium dieser Systeme beantwortet werden.
Das war das sehr Große.
Das Zweite ist das sehr Heiße.
Wenn ich das Bild eines Galaxienhaufens nehme
und das Sternenlicht herausfiltere,
bleibt nur dieser große, blaue Tropfen.
Die Farbe ist verfälscht.
Tatsächlich sehen wir Röntgenstrahlung.
Die Frage ist: Wenn nicht von den Galaxien,
von was wird das Licht ausgestrahlt?
Die Antwort lautet: von heißem Gas.
von Millionen Grad heißem Gas --
tatsächlich ist es Plasma.
Der Grund, warum es so heiß ist,
führt uns zum vorigen Bild zurück.
Die gewaltige Anziehungskraft dieser Systeme
beschleunigt die Gaspartikel auf eine hohe Geschwindigkeit
und hohe Geschwindigkeit bedeutet hohe Temperatur.
Das ist die Kernidee,
aber Wissenschaft ist eine grobe Skizze.
Viele grundlegende Eigenarten dieses Plasmas irritieren uns,
verwirren uns noch
und treiben unser Verständnis
der Physik des sehr Heißen weiter voran.
Das Dritte: Die Erforschung des sehr Kleinen.
Um das zu erklären,
muss ich euch etwas sehr Irritierendes mitteilen.
Der Großteil der Materie im Universum
besteht nicht aus Atomen.
Man hat euch belogen.
Der Großteil besteht aus etwas sehr Mysteriösem,
das wir dunkle Materie nennen.
Dunkle Materie hat keinen großen Drang zur Interaktion,
es sei denn durch Anziehungskraft.
Natürlich möchten wir mehr darüber wissen.
Als Teilchenphysiker
möchte man wissen, was passiert, wenn Dinge kollidieren.
Dunkle Materie ist da keine Ausnahme.
Wie stellen wir das an?
Um diese Frage zu beantworten,
muss ich zunächst eine andere stellen:
Was passiert, wenn Galaxienhaufen kollidieren?
Hier ist ein Bild.
Da Galaxienhaufen repräsentative Teile,
Miniaturausgaben des Universums sind,
bestehen sie primär aus dunkler Materie,
die hier als bläuliches Violett zu sehen ist.
Das Rot stellt das heiße Gas dar.
Außerdem sieht man viele Galaxien.
Entstanden ist ein Teilchenbeschleuniger
in einem riesigen Ausmaß.
Und das ist sehr wichtig,
denn es heißt, dass sehr kleine Effekte,
die im Versuchslabor vielleicht übersehen würden,
in vielfach verstärkter Form
in der Natur dann beobachtbar wären.
Das ist lustig,
denn der Grund, warum Galaxienhaufen
uns über dunkle Materie aufklären,
der Grund, warum Galaxienhaufen
uns über die Physik des sehr Kleinen aufklären,
ist gerade der, dass sie so riesengroß sind.
Das Vierte: die Physik des sehr Seltsamen.
Was ich bisher gesagt habe, klingt verrückt.
Wenn es etwas noch Verrückteres gibt,
ist das für mich dunkle Energie.
Werfe ich einen Ball in die Luft,
erwarte ich, dass er steigt.
Ich erwarte nicht, dass er steigt
und dabei immer schneller wird.
Ebenso verstehen Kosmologen zwar,
warum das Universum sich ausdehnt,
aber nicht, warum es das
mit immer höherer Geschwindigkeit tut.
Sie nennen die Ursache
für diese beschleunigte Ausdehnung
dunkle Energie.
Auch darüber wollen wir mehr wissen.
Wir haben folgende Frage:
Wie beeinflusst dunkle Materie das Universum
in seinen größten Ausmaßen?
Abhängig von ihrer Stärke
könnte sie Formen schneller oder langsamer strukturieren.
Allerdings ist die Struktur des Universums im Großen
äußerst kompliziert.
Hier ist eine Computersimulation.
Es muss gelingen, sie zu vereinfachen.
Ich denke mir das gerne als Analogie.
Will ich den Untergang der Titanic verstehen,
muss ich nicht die Koordinaten
jedes kleinen vom Schiff abgebrochenen Teiles nachvollziehen.
Das Wichtigste ist,
den beiden größten Teilen nachzugehen.
So kann ich auch Vieles über das Universum als Ganzes lernen;
indem ich den größten Teilen,
also den Galaxienhaufen, nachgehe.
Wenn ich nun zum Ende komme,
fühlt ihr euch vielleicht ein wenig betrogen.
Immerhin habe ich zu Beginn
vom Nutzen der Galaxienhaufen gesprochen
und einige Beispiele angeführt;
aber worin liegt ihr Nutzen wirklich?
Um das zu beantworten,
möchte ich euch ein Zitat von Henry Ford mitgeben.
Auf Autos angesprochen
gab er folgende Antwort:
"Hätte ich die Leute gefragt, was sie wollen,
hätten sie gesagt: schnellere Pferde."
Heute stehen wir als Gesellschaft
vor vielen schwierigen Problemen.
Und die Lösungen zu diesen Problemen sind nicht offensichtlich.
Es sind nicht schnellere Pferde.
Sie erfordern von uns ein hohes Maß
an wissenschaftlicher Rafinesse.
Ja, wir müssen uns fokussieren
und uns konzentrieren,
uns aber auch erinnern,
dass Innovation, Einfallsreichtum, Inspiration --
diese Dinge entstehen
durch Horizonterweiterung,
wenn wir zurück treten
und das Gesamtbild wirken lassen.
Mir fällt keine bessere Art ein, das zu tun,
als das Universum um uns herum zu studieren. Vielen Dank.
(Applaus)