Neue Messung der Hubble-Konstante stellt erneut Ausdehnungsrate des Universums in Frage

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Symbolbild: Galaxien, die zur Ermittlungd er Hubble-Konstante genutzt werden. Copyright: NASA, ESA, W. Freedman (University of Chicago), ESO, and the Digitized Sky Survey

Symbolbild: Galaxien, die zur Ermittlungd er Hubble-Konstante genutzt werden.
Copyright: NASA, ESA, W. Freedman (University of Chicago), ESO, and the Digitized Sky Survey

Greenbelt (USA) – NASA-Astronomen haben die sogenannte Hubble-Konstante – also jene Rate, mit der sich das Universum ausdehnt – erneut und erstmals mit Hilfe eines Sternstyys vermessen, der bislang hierfür noch nicht genutzt worden war. Das Ergebnis stellt bisherigen, mittlerweile kontrovers diskutierten Werte in Frage und könnte zu nicht weniger als einer Neuinterpretation einer der grundlegenden Eigenschaften des Universums führen.

Schon lange ist bekannt, dass sich das Universum ausdehnt, die Distanzen zwischen den Galaxien also zusehends größer werden. Wie schnell diese Expansion voranschreitet wollen Wissenschaftler anhand der sogenannten Hubble-Konstante bestimmen, deren Wert jedoch zusehends umstritten ist.

Jetzt hat ein Team um Professor Wendy Freedman von der University of Chicago eine neue Messung der Hubble-Konstante mit Hilfe eines fernen Sterns durchgeführt, der bislang noch nie zur Bestimmung der Expansionsrate des Universums genutzt wurde. Wie die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen in einer kommenden Ausgabe des Fachjournals “The Astrophysical Journal” berichten werden, dehnt sich der Raum zwischen den Galaxien tatsächlich schneller aus als bislang anhand von Modellen vorhergesagt wurde.

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Damit steht Freedmans Studie in einer ganzen Reihe von ähnlichen jüngsten Untersuchungen, die auf eine aus wissenschaftlicher Sicht verstörende Diskrepanz zwischen tatsächlichen Messungen der Hubble-Konstante und Vorhersagen dieses Wertes auf der Grundlage der Vermessung des Zustands des Universums bzw. des Mikrowellenhintergrunds vor mehr als 13 Milliarden Jahren mit Hilfe des europäischen Planck-Satelliten.

Je mehr Unterschiede zwischen den Vorhersagen und den tatsächlichen Beobachtungen auftauchen, desto stärker wird in der Wissenschaftsgemeinde die Forderung nach einer Überarbeitung der bisherigen Modelle der unserem Universum zugrundeliegenden Physik, auf dass die Beobachtungen auch erklärt werden können.

„Die Hubble-Konstante ist der kosmologische Parameter für den absoluten Maßstab, die Größe und das Alter des Universums“, kommentiert Freedman. “Sie ist einer der direktesten Wege, die wir kennen, um das Universum und seine Entwicklung zu quantifizieren.“

„Die Diskrepanz zwischen dem, was schon vorher beobachtet wurde (und den Vorhersagen) ist auch anhand unserer neuen Messungen nicht verschwunden. Stattdessen haben wir einen neuen Hinweis dafür gefunden, dass die Frage darüber, ob es nun überzeugenden beweise für grundlegenden Fehler in unseren derzeitigen Modellen vom Universum gibt, immer noch nicht als beigelegt betrachtet werden kann.“

Mit dem Hubble-Weltraumteleskop haben Freedman und ihr Team erstmals Rote Riesensterne zur Vermessung der Hubble-Konstante ins Visier genommen. Die Messungen legen nahe, dass die Expansionsrate des nahen Universums 69.8 Kilometern pro Sekunde pro Megaparsec (km/sec/Mpc) entspricht. Ein Parsec entspricht der Distanz von 3,26 Lichtjahren.

Damit ist die neue Messung nur etwas kleiner als der Wert von 72-74 km/sec/Mpc der u.a. jüngst von Astronomen anhand einer Vermessung der Cepheiden ermittet wurde (…GreWi berichtete).

Laut den Modellvorhersagen auf der Grundlage der Planck-Daten sollte sich das Universum allerdings nur mit 67 bis maximal 69 Kilometern pro Sekunde pro Megaparsec ausdehnen.

„Auf der Suche nach Erklärungen für diese Diskrepanz, fragen sich Astronomen, ob es da etwas gibt, was wir zu den verwendeten Sternen noch nicht genau verstehen – oder, ob unser kosmologisches Modell des Universums einfach noch nicht vollständig ist“, so Freedman. „Vielleicht muss aber auch beides überarbeitet werden.“

Der neue Wert (69.8 km/sec/Mpc) könnte vielleicht eine Art Brückenwert zwischen den Werten auf Grundlage der Planck-Daten und der Vermessung anhand der Cepheiden gewertet werden: „Unsere erste Überlegung war die, dass das Problem zwischen den beiden Messungen mit Hilfe der Roten Riesen gelöst werden könnte. (…) Allerdings stützen unsere neuen Messungen weder den einen noch den anderen Wert, auch wenn sie sich eher dem Planck-Wert annähern.“

Neue Aufschlüsse erhoffen sich Astrophysiker vom für Anfang der 2020er Jahre geplanten Start des „Wide Field Infrared Survey Telescope“ (WFIRST), mit dem Astronomen den Wert der Hubble-Konstante über die kosmische Zeit hinweg vermessen wollen. Mit einer Auflösung wie der des Hubble-Weltraumteleskops, dafür aber einem 100 mal größeren Sichtfeld, kann WFIRST zahlreiche Sternenexplosionen (Supernovae) vom Typ Ia, Cepeheiden-Variablen und Rote Riesensterne zugleich ins Visier nehmen, um so die Distanzmessungen von nahen und fernen Galaxien um ein Vielfaches zu verbessern.

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