Der Urknall unter der Gravitationslupe

News: Der Urknall unter der Gravitationslupe

Mit einer guten und einer schlechten Nachricht ging die Beobachtung eines Quasars mit Hilfe einer Gravitationslinse zuende. Die gute Nachricht ist, daß das Universum sich so langsam ausbreitet, daß es keinen Widerspruch zum Alter der darin befindlichen Kugelsternhaufen gibt. Die schlechte Nachricht: Die Ergebnisse lassen sich nur schwer mit dem favorisierten Modell des Urknalls in Übereinstimmung bringen.

Christopher D. Impey von der University of Arizona und seine Kollegen untersuchten den Quasar PG 1115+080, eines der wenigen Objekte, die von der Erde aus gesehen fast perfekt hinter einer massereichen Galaxie liegen, die als Gravitationslinse wirkt. Das Licht des Quasars wird durch die Schwerkraft der Galaxie auf seiner Bahn in Richtung Erde abgelenkt. Beobachter auf der Erde nehmen dann zwei, drei, vier oder sogar fünf identische Bilder des Quasars wahr. Da die einzelnen Wege für das Licht leicht unterschiedlich lang sind, erreichen gleichzeitig abgegebene Photonen ein Teleskop zu etwas verschiedenen Zeiten. Aus dem Unterschied konnen Astronomen die Entfernung berechnen.

Mit den Kameras des Hubble Space Telescopes stellten die Mitglieder des CfA-Arizona Space Telescope Lens Survey (CASTLES) fest, daß das Universum mit jeder Million Lichtjahre Entfernung von der Erde nur um 77 000 Kilometer in der Stunde schneller expandiert (Astrophysical Journal vom Dezember 1998).

Bis vor kurzem stellten einige Kugelsternhaufen, die älter zu sein schienen als das Universum, die Astronomen vor offene Fragen. Dem neuen Wert für die Expansionsgeschwindigkeit zufolge läuft die Ausdehnung aber so langsam ab, daß selbst die ältesten Sternansammlungen nach der Geburt des Weltalls entstanden sind. Voraussetzung ist allerdings, daß die Dichte im Universum niedrig ist – eine Bedingung, die von vielen Beobachtungen gestützt wird.

Die langsame Expansion steht jedoch nicht im Einklang mit der verbreiteten Variante der Urknall-Theorie. Dafür bedürfte es einer von drei Anpassungen, die alle nicht so recht gelungen scheinen: Entweder werden die Anfangsbedingungen innerhalb der ersten Sekundenbruchteile nach dem Urknall entsprechend modifiziert oder es wird eine neue, bisher unbekannte Form der Materie postuliert oder die kosmologische Konstante wird wieder eingeführt, mit der Einstein ursprünglich erklären wollte, warum das Universum nicht unter seiner eigenen Schwerkraft kollabiert. Nach Impeys Aussage gibt es für die Konstante aber keine physikalischen Gründe – sie würde also nur eingefügt, um das Urknall-Modell zu retten.

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