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Das Universum verhält sich merkwürdig: Es scheint unterschiedlich schnell zu expandieren. Die „Hubble-Spannung“ deutet auf einen fundamentalen Irrtum hin.
Hawaii – Das Universum expandiert – aber wie schnell genau? Diese scheinbar simple Frage gilt als eines der größten Rätsel der modernen Kosmologie. Ein internationales Forschungsteam hat mithilfe des W. M. Keck Observatory auf Hawaii und weiteren Teleskopen eine der präzisesten unabhängigen Messungen der Expansionsrate durchgeführt. Das Ergebnis, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Astronomy and Astrophysics, bestätigt: Das Universum verhält sich nicht so, wie es sollte.
Die Hubble-Spannung hält die Kosmologie auf Trab. © KI-generiert
Die sogenannte Hubble-Konstante beschreibt, wie schnell sich das Universum ausdehnt. Doch je nachdem, wie Fachleute sie messen, erhalten sie unterschiedliche Werte. Messungen des frühen Universums, die auf kosmologischen Modellen basieren, ergeben eine Geschwindigkeit von etwa 67 Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec. Messungen des nahen, heutigen Universums kommen hingegen auf 73 km/s/Mpc. Diese Diskrepanz wird als „Hubble-Spannung“ bezeichnet – und sie könnte bedeuten, dass etwas Grundlegendes in unserem Verständnis des Kosmos fehlt.
Hubble-Spannung könnte „der Beginn eines neuen kosmologischen Modells sein“
„Was viele Wissenschaftler hoffen, ist, dass dies der Beginn eines neuen kosmologischen Modells sein könnte“, sagt Tommaso Treu, Professor für Physik und Astronomie an der University of California Los Angeles und Mitautor der Studie. Simon Birrer von der Stony Brook University ergänzt: „Das ist der Traum jedes Physikers. Etwas Falsches in unserem Verständnis zu finden, damit wir etwas Neues und Tiefgreifendes entdecken können.“
Die Forschenden nutzten eine Methode namens Zeit-Verzögerungs-Kosmografie. Dabei machten sie sich zunutze, dass massereiche Galaxien das Licht entfernterer Objekte wie Quasare ablenken und vervielfachen – ähnlich wie ein Verzerrspiegel in einem Spiegelkabinett. Wenn sich die Helligkeit des Quasars verändert, erscheint diese Änderung in den verschiedenen Bildern zeitversetzt. Diese Verzögerungen dienen als „kosmische Maßbänder“, mit denen sich Entfernungen im All und damit die Expansionsrate berechnen lassen.
Blick in die Tiefen des Universums – So sieht „Hubble“ das Weltall
Fotostrecke ansehenMöglicherweise müssen Forschende ihre Theorien über das Universum überdenken
Entscheidend für die Messung war der Keck Cosmic Web Imager (KCWI). Das Instrument beobachtete die Bewegung von Sternen in den linsenden Galaxien und ermittelte so deren Masse – eine kritische Information, um die Hubble-Konstante präzise zu bestimmen. „Der entscheidende Durchbruch beruhte auf der Bewegung von Sternen in den Linsengalaxien, gemessen durch Keck/JWST/VLT-Spektroskopie“, erklärt Anowar Shajib von der University of Chicago.
Sollte sich die Hubble-Spannung bestätigen, müssten Forschende ihre Theorien über das Universum grundlegend überdenken. Mögliche Erklärungen reichen von bisher unbekannten Teilchen bis zu einer „frühen dunklen Energie“, die das Universum kurz nach dem Urknall kurzzeitig beschleunigte. John O‘Meara, Chief Scientist des Keck Observatory, bringt es auf den Punkt: „Das ist bedeutsam, weil die Kosmologie, wie wir sie kennen, möglicherweise kaputt ist. Wenn es wahr ist, dass die Hubble-Spannung kein Messfehler ist, werden wir neue Physik entwickeln müssen.“ (Quellen: Studie, Mitteilung, eigene Recherche) (tab)
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