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Wissenschaft im Trend: Das Universum expandiert schneller als bisher vermutet

Nachdem mit dem Hubble-Weltraumteleskop die Entfernung zu Sternen in 19 fremden Galaxien gemessen wurde, gaben die NASA und die Europäische Weltraumorganisation (ESA) bekannt, dass sich das Universum um 5–9 % schneller ausdehnt als bisher gedacht.
Wissenschaft im Trend: Das Universum expandiert schneller als bisher vermutet
Die berechnete Expansionsgeschwindigkeit passte nicht zu den Vorhersagen, die nach Messungen der kosmischen Hintergrundstrahlung getroffen wurden. Diese Strahlung stammt noch vom Urknall, mit dem das Universum vor ca. 13,8 Milliarden Jahren entstand. In der neuen Studie wurden die Lichtsignaturen von etwa 2.400 Cepheiden in 19 Galaxien sowie 300 Supernovae vom Typ Ia untersucht. Diese Objekte spielen bei der Messung kosmischer Entfernungen eine wichtige Rolle, und Astronomen stützen sich auf Cepheiden und Typ-Ia-Supernovae, wenn sie die gewaltigen Strecken zwischen Galaxien kartieren.

Himmelskörper dieser Kategorien liefern eine bekannte Größe, die mit hoher Genauigkeit gemessen werden kann. Es ist beispielsweise bekannt, wie hell eine Typ-Ia-Supernova leuchtet, und Astronomen konnten einen direkten Zusammenhang zwischen der Leuchtkraft eines Cepheids und seiner Pulsationsperiode ermitteln. Anschließend verglich das Team die Werte der Studienobjekte mit dem rotverschobenen Licht sich entfernender Galaxien, anhand dessen Astronomen die Zerrung des Raums und somit die Expansionsgeschwindigkeit des Universums feststellen können, die wiederum mit der Hubble-Konstante beziffert wird.

Als Expansionsgeschwindigkeit wurden nun 73,2 km pro Sekunde pro Megaparsec (3,26 Millionen Lichtjahre) errechnet. Im Vergleich zum Wert aus dem Jahr 2005, der im Rahmen des Projekts SHOES (Supernova H0 for the Equation of State) berechnet wurde, ist die Unsicherheit dieses neuen Ergebnisses für die Hubble-Konstante um 76 % geringer. Geht man vom korrigierten Wert aus, wird sich der Abstand zwischen astronomischen Objekten innerhalb von 9,8 Milliarden Jahren verdoppeln.

Diese Geschwindigkeit stimmt jedoch nicht mit früheren Vorhersagen überein, die auf Grundlage anderer Beobachtungen mit der Wilkinson Microwave Anisotropy Probe und dem Planck-Satelliten der ESA getroffen wurden. Diese Instrumente wurden in die Erdumlaufbahn gebracht, um die Nachwirkungen des Urknalls zu untersuchen. Aus den Daten beider Instrumente ergaben sich tiefer angesetzte, leicht unterschiedliche Vorhersagen, von denen eine 5 % und die andere 9 % unter dem neuerlich errechneten Wert liegt.

„Wenn zwei Schätzungen vorliegen und alle Messungen korrekt durchgeführt wurden, erwartet man, dass der tatsächliche Wert zwischen diesen beiden Schätzungen liegt“, kommentierte der Hauptautor der Studie und Nobelpreisträger Adam Riess. „Doch nun liegt das neue Ergebnis nicht zwischen früheren Werten, und wir möchten herausfinden, warum.“

Das Forschungsteam der gemeinsam von NASA und ESA ausgeführten Studie ist der Ansicht, dass die unerwartet höhere Geschwindigkeit in einem der geheimnisvollen Phänomene begründet sein könnte, die zusammen 95 % des Universums ausmachen – Dunkle Materie, Dunkle Energie und Dunkle Strahlung, die keinerlei Licht oder sonstige Strahlung aussenden und für uns daher unsichtbar sind. Diese dunklen Phänomene können nicht direkt untersucht werden, erst durch ihre Wirkung auf sichtbare Materie wie Galaxien oder Superhaufen können Astronomen sie beobachten.

Es ist möglich, dass Dunkle Materie diese Beschleunigung durch eine Eigenschaft verursacht, die wir aufgrund unserer begrenzten Möglichkeiten schlicht noch nicht entdeckt haben. Die Diskrepanz könnte auch bedeuten, dass Albert Einsteins Relativitätstheorie noch unvollständig ist, wenn man sie im Maßstab des ganzen Universums anwendet. Es könnte auch sein, dass Galaxien von Dunkler Energie stärker als bisher gedacht voneinander weggedrückt werden. Und abschließend ist auch möglich, dass eine Familie subatomarer Teilchen, die sich annähernd mit Lichtgeschwindigkeit bewegt und die wir als Dunkle Strahlung bezeichnen, die fehlende Energie beitrug, um das Universum kurz nach seiner Entstehung zu beschleunigen.

Eine sehr langfristige Folge dieser schnelleren Expansion des Universums könnte sein, dass alle anderen Galaxien in vielen Milliarden Jahren hinter dem „kosmischen Horizont“ liegen, sodass sich die Milchstraße allein im beobachtbaren Universum befinden wird.

Hier auf der Erde plant das NASA-ESA-Forschungsteam nun, die Unsicherheit der Hubble-Konstante mithilfe von Boden- und Weltraumteleskopen – etwa dem James Webb Space Telescope (JWST) und dem europäischen Extremely Large Telescope (E-ELT) der ESO – auf nur 1 % zu reduzieren.

Quelle: Gestützt auf Medienberichte

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Datensatznummer: 125520 / Zuletzt geändert am: 2016-06-09
Kategorie: Wissenschaft im Trend
Anbieter: ec
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