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News: Expansion bis zum Ende

Wie schwer ist das Universum? Reicht die Masse aus, damit die Expansion des Weltalls eines Tages zum Stillstand kommt und alles wieder in sich zusammenstürzt? Eine neue Kartierung von mehr als 140000 Galaxien lässt darauf schließen, dass die Masse viel zu klein ist und die Expansion also kein Ende hat.
Seit über 70 Jahren wissen die Astronomen, dass sich das Weltall ausdehnt, was sich beispielsweise in der Rotverschiebung von Galaxien ausdrückt. Denn aufgrund der Expansion des Universums kommt es zu einer Verschiebung der Spektrallinien zu größeren Wellenlängen - im sichtbaren Bereich also hin zum roten Ende des Spektrums. Die Stärke dieser Rotverschiebung ist deshalb direkt Ausdruck der Geschwindigkeit, mit der sich die Galaxie von uns entfernt. Diese Geschwindigkeit ist wiederum proportional zur Entfernung der Galaxie. Ergo lässt sich daraus auch ihre Position ableiten.

Und so entstand eine Karte bislang nicht gekannter Präzision. Sie ist eines der ersten bedeutsamen Ergebnisse des two-degree-field-(2dF)-Projekts - einer Kooperation britischer und australischer Forscher am Anglo-Australian Telescope. Die Karte umfasst 141 000 Galaxien, die bis zu drei Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt sind, und es zeigt sich erneut, wie ungleichmäßig die Galaxien im Universum verteilt sind. Fast leere Räume sind durchzogen von leuchtenden, bis zu 100 Millionen Lichtjahre langen, Filament-ähnlichen Strukturen.

Die kosmische Hintergrundstrahlung, die gleichsam Echo des Urknalls ist, lässt indes darauf schließen, dass das junge Universum bei hohen Temperaturen und hoher Dichte strukturell homogen war. Die heute ungleiche Verteilung der Galaxien scheint also im Widerspruch zur gleichförmigen Hintergrundstrahlung zu stehen - wenn es nicht gravitative Instabilitäten gibt. In diesem Modell verstärken sich kleine, etwas dichtere Bereiche dadurch, dass lokale Masseanreicherungen auch die Gravitation erhöhen und somit noch mehr Masse anziehen und so weiter: ein sich selbst verstärkender Effekt. Da die homogene Expansion des Universums - der Hubble-Fluss - in diesen Bereichen gebremst wird, erhöhen sich die Dichtekontraste zusätzlich.

Mithilfe statistischer Analysen der Galaxienbewegungen konnten John Peacock vom Institute of Astronomy der University of Edinburgh und seine Mitarbeiter nun zeigen, dass die Galaxien innerhalb eines Haufens in dichten Gruppen umeinander rotieren, während sie sich in größerem Maßstab der Filament-ähnlichen Strukturen in Richtung einer Massekonzentration bewegen. Aus diesen Beobachtungen ließen sich zudem Rückschlüsse auf die Masse des Universums schließen, und deren Dichte ist extrem gering. Matthew Colless von der Research School of Astronomy & Astrophysics der Australian National University schätzt, dass es im Durchschnitt pro Kubikmeter nur ein einzelnes Atom gibt. Insgesamt bestehe das Universums nur zu 35 Prozent aus Materie, der Rest ist irgendeine Art dunkler Energie, die das All gleichmäßig auseinandertreibt. Und zwar für immer, denn alle Masse des Universums beträgt nur ein Drittel des Schwellenwertes, bei dem der Hubble-Fluss eines Tages stoppte und das Universum infolge der eigenen Gravitation wieder in sich zusammenstürzen würde.

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  • Quellen
Nature 410: 169–173 (2001)

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