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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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  • 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