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Hubble-Konstante

Expandiert das Weltall noch schneller - oder nicht?

Neue Messdaten belegen anscheinend, dass sich der Kosmos schneller ausdehnt als erwartet. Sie befeuern einen seit Jahren schwelenden Streit um die Hubble-Konstante.
Noch mehr Galaxien im All - das zeigen Deep-Field-Aufnahmen von Hubble und Co

Ein internationales Forscherkonsortium namens H0LiCOW um Sherry Suyu vom Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching hat die Hubble-Konstante neu vermessen. Und ihre Ergebnisse dürften einen seit Jahren währenden Forscherstreit neu anfachen, da der Wert das Standardmodell der Kosmologie zumindest etwas erschüttern könnte. Die Hubble-Konstante geht auf den US-Astronomen Edwin Hubble zurück, der in den 1920er Jahren beobachtete, dass sich Galaxien umso schneller von der Erde entfernten, je weiter sie von uns entfernt waren – was bewies, dass sich das Universum ausdehnt. Seine Berechnungen bilden die Basis für die letztlich nach ihm benannte Konstante. Die in H0LiCOW vereinigten Wissenschaftler haben sie mit Hilfe von Quasaren präziser als bisher untersucht: Das Licht dieser extrem massereichen Schwarzen Löcher wird manchmal durch Galaxien im Vordergrund gebündelt, die wie eine Gravitationslinse wirken. Da diese aber keine perfekten Optiken sind, kann das dazu führen, dass es mehrere Bilder ein und desselben Quasars im Hintergrund gibt. Dabei variieren die Laufzeiten des Lichts auf seinen verschiedenen Wegen durch die Linse leicht. Bei Quasaren kommt es immer wieder zu Schwankungen ihrer Helligkeit, und diese zeigen sich dann zu unterschiedlichen Zeiten in den Bildern der Gravitationslinse.

Die auftretenden Verzögerungen hängen eng mit der Hubble-Konstante zusammen. Suyu und Co beobachteten, wie lange es auf ihren Bildern immer wieder dauerte, bis sich darin das Aufblitzen des Quasars abzeichnete. Aus diesen Werten errechneten sie schließlich die Konstante mit einer Genauigkeit von 3,8 Prozent. Erstaunlicherweise bestätigten die Daten der Wissenschaftlerin und ihres Teams Ergebnisse aus dem Jahr 2016 von Adam Riess und seinen Kollegen, welche die Hubble-Konstante anhand von Cepheiden und Supernovae exakter als zuvor berechnet hatten. Beide Werte sind drei Standardabweichungen – und damit deutlich – größer als jener, den die Planck-Arbeitsgruppe 2015 abgeleitet hatte. Dazu hatte der Planck-Satellit der ESA die Hubble-Konstante für das frühe Universum durch Beobachtung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds vermessen. Während der Wert von Planck jedoch mit gängigen Vorstellungen des Kosmos übereinstimmt, stünden die neuen Messresultate im Widerspruch zum akzeptierten theoretischen Modell des Universums, so das Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching in einer Mitteilung.

Womöglich unterlief der Planck-Arbeitsgruppe ein systematischer Messfehler – oder aber das Standardmodell ist unvollständig. Die Diskrepanzen zwischen den einzelnen Ergebnissen ließen sich beispielsweise verringern, wenn neue Formen der Dunklen Energie ins Spiel kämen, so die H0LiCOW-Gruppe. Diese Energie gilt als ursächlich für die beschleunigte Expansion des Universums, soll aber nach dem gängigen Standardmodell der Kosmologen konstant sein. Doch das stimmt vielleicht nicht, und auch sie verändert sich über die Milliarden Jahre hinweg. Andere Ursachen könnten bislang unbekannte Neutrinoarten oder ein gekrümmtes Universum sein. "Wir schaffen es inzwischen, die Expansionsrate des Universums in unterschiedlicher Weise mit einer solch hohen Genauigkeit zu messen, dass dabei auftretende Diskrepanzen möglicherweise auf eine neue Physik hinweisen, die über unsere gegenwärtige Kenntnisse hinausgeht", freut sich Suyu daher über die neu entstandene Diskussion.

05/2017

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 05/2017

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