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Kosmologie: Expansionsrate des Universums genauer bestimmt

Mit zwei verschiedenen Methoden, aber demselben Teleskop, haben Astronomen um Adam Riess von der Johns Hopkins University die Distanz zu mehreren Galaxien gemessen und so systematische Fehler aus früheren Messungen eliminiert. Den Wert der Hubble-Konstante, welche die Expansionsgeschwindigkeit des lokalen Universums beschreibt, konnten sie nun doppelt so genau bestimmen wie zuvor.

Mit dem Weltraumteleskop Hubble beobachteten die Wissenschaftler in sieben Galaxien insgesamt 240 veränderliche Sterne, so genannte Cepheiden, deren Größe und Helligkeit in regelmäßigen Abständen variieren. Die Periode der Leuchtschwankungen steht dabei in direktem Zusammenhang mit der absoluten Helligkeit. Durch einen Vergleich mit der scheinbaren Helligkeit, mit der ein Stern im Teleskop erscheint, konnten Riess und seine Kollegen dann auf seine Distanz schließen.

NGC 3021Laden...
NGC 3021 | Eine der sieben untersuchten Systeme war diese Spiralgalaxie namens NGC 3021. Im Jahr 1995 ereignete sich hier eine Supernova, die damals sehr genau vermessen wurde. Die Cepheiden sind auf diesem Bild grün eingekreist.
Zudem untersuchten die Forscher Supernovae vom Typ Ia, die kürzlich in sechs der beobachteten Galaxien aufgetreten waren. Theoretisch sollten diese Sternexplosionen stets nahezu dieselbe Energiemenge freisetzen und somit dieselbe absolute Helligkeit besitzen. Wie bei Cepheiden konnten Riess und sein Team dadurch auf deren Entfernung schließen.

Kombinieren die Forscher die Ergebnisse der beiden Methoden, so erhalten sie eine Hubblekonstante von 74,2 Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec, wobei die Unsicherheit bei weniger als fünf Prozent liegt. Für jedes Megaparsec – rund drei Millionen Lichtjahre –, die man sich von der Erde entfernt, expandiert das Universum 74,2 Kilometer pro Sekunde schneller. Eine zehn Megaparsec entfernte Galaxie bewegt sich also scheinbar mit einer Geschwindigkeit von 742 Kilometer pro Sekunde von uns fort. Diese Linearität hält allerdings nur bis zu einer Distanz von rund 400 Megaparsec an; danach gelten komplexere Zusammenhänge.

Die Ergebnisse der Gruppe stimmen mit früheren Messungen mit dem Hubble-Weltraumteleskop überein, die jedoch einen Fehler von mehr als zehn Prozent aufwiesen. Den neuen Wert der Hubblekonstanten nutzen die Astronomen, um die Eigenschaften der Dunklen Energie, welche für die beschleunigte Expansion des Weltalls verantwortlich gemacht wird, weiter einzugrenzen. Demnach steht der Wert im Einklang mit der einst von Albert Einstein eingeführten kosmologischen Konstante. In seinen Gleichungen sollte diese einem Kollaps des Universums auf Grund der anziehenden Gravitationskraft entgegenwirken. Die physikalische Natur der Dunklen Energie ist aber nach wie vor unklar. (mp)

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