Neuste Messung zeigt: Das Universum dehnt sich schneller aus, als es sollte
Beobachtungsdaten zu Galaxien wie der hier gezeigten M101, ermöglichen es Astrophysikern, die derzeitige Ausdehnung des Universums mit bislang unerreichter Präzision zu messen.
Copyright: X-ray: NASA/CXC/SAO; Optical: Detlef Hartmann; Infrared: NASA/JPL-Caltech
Baltimore (USA) – Zum Erstaunen der beteiligten Wissenschaftler widerspricht das Ergebnis der neusten und zugleich genauesten Messung zur aktuellen Ausdehnungsrate des Universums den Vorhersagen aufgrund der kosmischen Hintergrundstrahlung. Sollten sich die Ergebnisse durch unabhängige Beobachtungen und Techniken bestätigen lassen, könnten die Gesetze der Kosmologie neu geschrieben werden müssen.
Wie das Team um den Astrophysiker Adam Riess von der Johns Hopkins University aktuell und vorab auf „ArXiv.org“ berichtet, gehen Kosmologen bislang davon aus, dass sich das Universum hauptsächlich aufgrund des gegeneinander gerichteten Wirkens von Dunkler Materie und Dunkler Energie entwickelt: Während die Anziehungskraft der Dunklen Materie die kosmische Ausdehnung verlangsamt, wirkt Dunkle Energie in die entgegen gesetzte Richtung und beschleunigt diese.
Aufgrund früherer Beobachtungen vermuteten Ries und andere Wissenschaftler, dass die Stärke der Dunklen Energie von jeher konstant sei. Stattdessen legen die neuen Messungen nun nahe, dass die Stärke der Dunklen Energie seit dem Anbeginn der Zeit zugenommen hat.
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Allgemein sind sich die meisten Kosmologen darüber einig, dass die relative Verteilung von Dunkler Materie und Energie auf die Reststrahlung des Urknalls, der sogenannten kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung, zurückzuführen ist.
Die bislang umfangreichste Untersuchung dieser Hintergrundstrahlung, bei der es sich um die Abbildung des Universums im Alter von gerade einmal 400.000 Jahren handelt, wurde vor einigen Jahren vom europäischen Weltraumobservatorium „Planck“ erstellt (…GreWi berichtete). Auf der Grundlage der Planck-Daten sagen Kosmologen vorher, wie sich dieses noch „junge“ Universum entwickelt und wie schnell es sich zu jedem Zeitpunkt in der Geschichte ausdehnen wird.
Schon seit Jahren widersprechen diese Vorhersagen nun schon direkten Messungen zur Ausdehnungsrate des Universums, der sogenannten Hubble-Konstante. Bislang war der potentielle Fehlerbereich dieser Diskrepanz allerdings noch so hoch, dass diese Unstimmigkeiten noch ignoriert werden konnten.
Die Hubble-Konstante wird anhand der Beobachtungen zur Geschwindigkeit der Entfernung von nahen Galaxien von der Milchstraße ermittelt. Hierzu nutzen Astrophysiker sogenannte „Standardkerzen“, also Sterne, von denen man annimmt, dass sie immer dieselbe, bekannte absolute Helligkeit besitzen.
Zwei Arten dieser Standardkerzen in 18 Galaxien haben Riess und sein Team jetzt anhand von hunderten von Beobachtungsstunden mit dem Hubble-Weltraumteleskop untersucht und so die Hubble-Konstante nun mit einem bislang unerreichten Unsicherheitsfaktor von nur noch 2,4 Prozent gemessen. Die bislang besten vergleichbaren Studien erreichten hingegen nur Ergebnisse von 3,3 Prozent.
Das Problem: Die Werte zeigen, dass sich unser Universum etwa 8 Prozent schneller ausdehnt, als es auf der Grundlage der Planck-Daten vorhergesagt wurde. „Sollten nun beide Werte – die der neuen Messung und der früheren Planck-Daten – stimmen, so muss das kosmologische Standardmodell abgeändert werden“, so Riess.
Eine Erklärungsmöglichkeit sehen die Forscher darin, dass die Elementarteilchen, aus denen Dunkle Materie bestehen soll, andere Eigenschaften besitzen als bislang und derzeit angenommen. Dieses Szenario würde dann Auswirkungen auf die Evolution des frühen Universums haben. Eine weitere Option ist die Vorstellung, dass die Stärke der Dunklen Energie doch nicht konstant ist, und in der jüngeren Vergangenheit zugenommen hat.
Die Planck-Karte der kosmischen Hintergrundstrahlung
Copyright: ESA
Eine weitere Erklärungsmöglichkeit sehen Wissenschaftler darin, dass die sog. Standardkerzen nicht derart vertrauenswürdig sind wie bislang angenommen, wenn es um hochpräzise Messungen geht, kommentiert auch Wendy Freedman, von der University of Chicago gegenüber „Nature“, die 2001 die erste Präzisionsmessung der Hubble-Konstante durchgeführt hatte.
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