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Astronomie: Rütteln am kosmologischen Prinzip

Moderne Modelle des Weltraums beruhen auf der Annahme, dass er im Großen und Ganzen überall gleich beschaffen sein sollte. Manche Beobachtungen scheinen dem aber zu widersprechen.
Netze von sichtbarer und Dunkler Materie

Die leicht gebogene Reihe von Punkten scheint geradezu ein spöttisches Grinsen zu zeichnen. Es wirkt, als wüsste sie, dass sie die Grundfesten der Kosmologie erschüttern kann. Bei der Anordnung, die Alexia Lopez von der englischen University of Central Lancashire im Juni 2021 auf der Tagung der American Astronomical Society vorgestellt hat, handelt es sich um einen Bogen von Galaxien, der den Himmel über eine Strecke von 20 Vollmonddurchmessern überspannt. Er hat eine geschätzte Ausdehnung von 3,3 Milliarden Lichtjahren und ist damit selbst für die Maßstäbe des Universums überraschend groß. »So gewaltig, dass er mit unseren gegenwärtigen Vorstellungen nur schwer zu erklären ist«, führte Lopez während ihrer Präsentation aus.

Die Doktorandin Lopez hat den Bogen bei der Aus­wertung von Beobachtungsdaten entdeckt. Er scheint einer Grundannahme der Astronomie zu widersprechen: Das Universum hat auf hinreichend großen Skalen nirgends herausstechende Merkmale. Egal, von welchem Standpunkt aus und in welche Richtung man es betrachtet: Man sieht ungefähr das gleiche Bild.

Diese Hypothese, laut der alle Materie und Galaxien gleichmäßig verteilt sind, heißt kosmologisches Prinzip. Dank ihr können wir ausgehend von dem, was von uns aus sichtbar ist, weit reichende Schlussfolgerungen über das gesamte Universum ziehen. Was aber, wenn es sich als falsch herausstellen sollte? …

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Sterne und Weltraum – Swing-by – Raumsonde JUICE im Billardspiel mit Mond und Erde

Die europäische Raumsonde JUICE führte ein wichtiges Swing-by-Manöver am Erde-Mond-System durch, um mittels der Schwerkraft zu beschleunigen. Dabei half erstmals auch der Mond mit. Bis 2029 folgen drei weitere Planetenvorbeiflüge, um 2031 dann Jupiter und seine Galileischen Monde zu erreichen. Wir informieren Sie über die Details der Mission. Im zweiten Teil unserer Serie über Observatorien berichten wir über das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, das in der chilenischen Atacama-Wüste gebaut wird. Ein langjähriger ESO-Mitarbeiter beschreibt uns den Fortschritt des Großprojekts. Das ELT soll ähnliche Durchbrüche wie die Weltraumteleskope Hubble und James Webb ermöglichen. Darüber hinaus beleuchten wir die wissenschaftshistorische Bedeutung der Werke des Philosophen Immanuel Kant, der dieses Jahr 300 Jahre alt geworden wäre, und zeigen in unserem Praxisbericht, wie Sie vom Boden aus mit amateurastronomischen Mitteln Raumstationen am Himmel fotografieren können.

Spektrum Kompakt – Rätsel der Teilchenphysik

Das Standardmodell sollte das Universum erklären, doch manche Fragen bleiben offen. Um Antworten zu erhalten, werden aufwändige Untersuchungen durchgeführt: zu der Masse von Neutrinos, dem Rätsel der Dunklen Materie und warum sich Materie über Antimaterie durchsetzte.

Spektrum der Wissenschaft – Vorstoß zur Sonne

Viele Vorgänge im leuchtenden Plasma unserer Sonne sind noch immer rätselhaft. Neue Raumsonden sowie Beobachtungen vom Erdboden aus sollen dabei helfen, die Phänomene besser zu verstehen. Außerdem im Heft: Höhere Symmetrien tragen zur Lösung physikalischer Rätsel bei – vom Teilchenzerfall bis hin zum Verhalten komplexer Quantensysteme. Wir berichten von Untersuchungen an kopflosen Würmern und winzigen Zellklumpen, die kein Gehirn haben, aber grundlegende kognitive Fähigkeiten. Die Klimaforschung nimmt Aerosole in den Blick, um Klimasimulationen zuverlässiger zu machen. Wussten Sie, dass die statistische Methode des t-Tests in der Guinness-Brauerei erfunden wurde? Daneben berichten wir über codebasierte Kryptografie.

  • Quellen

Adamek, J. et al.: Bias and scatter in the Hubble diagram from cosmological large-scale structure. Physical Review D 100, 2019

Buchert, T.: On average properties of inhomogeneous fluids in general relativity: Dust cosmologies. General Relativity and Gravitation 32, 2000

Lopez, A. M. et al.: A giant arc on the sky. ArXiv 2201.06875, 2022

Nadolny, T. et al.: A new way to test the cosmological principle: Measuring our peculiar velocity and the large-scale anisotropy independently. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 2021, 2021

Secrest, N. J. et al.: A test of the cosmological principle with quasars. The Astrophysical Journal Letters 908, 2021

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