Hubble-Konstante: Neue Beobachtungen verstärken Krise für die Standard-Kosmologie

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Die drei Untersuchten Gravitationslinsen Copyright: G. Chen, C. Fassnacht, UC Davis

Die drei Untersuchten Gravitationslinsen
Copyright: G. Chen, C. Fassnacht, UC Davis

Davis (USA) – US-Astronomen haben mit Hilfe der Adaptiven Optik am W. M. Keck Observatorium drei Gravitationslinsen-Systeme beobachten und anhand dieser Beobachtungen die sogenannte Hubble-Konstante bestimmt, wie sie die Ausdehnung des Universums beschreibt. Das Ergebnis zeigt erneut, dass sich das Universum nicht so ausdehnt, wie es anhand des Standardmodells der Kosmologie eigentlich vorhergesagt wird.

Wie die Gruppe von Astronomen um Geoff Chen und Prof. Chris Fassnacht von University of California in Davis aktuell im Fachjournal „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“ (DOI: 10.1093/mnras/stz2547) berichtet, sprechen auch ihre neuen Daten dafür, dass das Universum schneller expandiert als vorhergesagt.

Für ihre Studien nutzen die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen erstmals auch die erdgestützte Technologie der Adaptiven Optik, um die Hubble-Konstante zu bestimmen. Die Ergebnisse bestätigen frühere Messungen und deren Schlussfolgerungen, die darauf hindeuten, dass es ein Problem mit dem Standardmodell der Kosmologie gibt. Laut diesem Standardmodell soll sich das Universum zu Beginn sehr schnell ausgedehnt, diese Expansion sich dann aufgrund der Anziehungskraft der dunklen Materie verlangsamt haben, um dann aufgrund der dunklen Energie – einer ebenso mysteriösen wie noch immer umstrittenen Kraft – wieder zu beschleunigen.

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Mit dem System der Adaptiven Optik des Keck Observatoriums und der Nahinfrarotkamera, einem Instrument der zweiten Generation (NIRC2) am Teleskop Keck II, konnten die Astronomen lokale Messungen von drei bekannten Quasarsystemen durchführen: PG1115+ 080, HE0435-1223 und RXJ1131-1231 (s. Abb.).

Bei Quasaren handelt es sich um extrem helle, aktive Galaxien, oft mit gewaltigen zentralen Materiejets, die von einem supermassiven Schwarzen Loch angetrieben werden. Obwohl Quasare oft extrem weit entfernt sind, können Astronomen sie durch sog. Gravitationslinsen erkennen – ein Phänomen, das als „kosmische Lupe“ genutzt werden kann, wenn massereiche Objekte, wie etwa ganze Galaxien, das Licht dahinterliegender Objekte um sich herum beugen und diese zudem besonders hell abbilden.

Mit HE0435-1223, PG1115+ 080 und RXJ1131-1231 hat das Team nun sorgfältig jene Zeitverzögerungen gemessen, die umgekehrt proportional zum Wert der Hubble-Konstante sind. Auf diese Weise können die Astronomen das Licht dieser entfernten Quasare regelrecht entschlüsseln und Informationen darüber zusammentragen, wie stark sich das Universum während der Zeit, in der das Licht auf dem Weg zur Erde war, ausgedehnt hat.

Wie schon Ergebnisse zuvor (…GreWi berichtete, siehe Links u.), so zeigen auch die neuen Messungen, dass sich das Universum offenbar schneller ausdehnt, als es die Theorie vorhersagt. Darin liege denn auch die aktuelle „Krise der Kosmologie“, erläutert Fassnacht und führt dazu weiter aus: „Während die Hubble-Konstante überall im Raum des Universums gleich ist, ist sie dies nicht bezüglich der Zeit. Wenn wir nun also die mit unterschiedlichen Methoden ermittelten Hubble-Konstanten miteinander vergleichen, so vergleichen wir das frühe Universum (das anhand der Beobachtungen extrem entfernter Objekte vermessen lässt) mit dem jüngeren Teil des Universums (das anhand naher, lokaler Beobachtungen untersucht werden kann). Die Ergebnisse legen nahe, dass es bei diesem Vergleichen ein Problem zwischen Daten der Messungen des Kosmischen Mikrowellenhintergrunds (CMB) gibt und dass wir vermutlich eine Anpassung des kosmologischen Standardmodells mit Hilfe neuer Physik benötigen.

In nächsten Schritten wollen Chen und sein Team nun weitere Untersuchungen durchführen und ihre Methode auch zur Analyse weiterer Quasar-Linsen einsetzen, um so die Genauigkeit der Messungen der Hubble-Konstante weiter zu verbessern. „Vielleicht führt uns dies dann zu einem vollständigeren kosmologischen Modell des Universums“, hofft Fassnacht abschließend.

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Quelle: Keck Observatory

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