Das Universum dehnt sich viel schneller aus.

Das Universum dehnt sich viel schneller aus.

Das Hubble-Weltraumteleskop verwendete die von Einstein erstmals beschriebene Modeerscheinung in Raum und Zeit und wies auch darauf hin, dass unsere Theorien über das Universum alles andere als vollständig sind.

Ein bedeutender kosmischer Durchbruch in der Geschichte war das Bewusstsein von Edwin Hubble im Jahr 1925, dass das Universum nicht statisch ist, sondern sich ausdehnt. Die Astronomen verwendeten Hubble sowie andere Geräte (auf der Erde und im Weltraum), um diese Geschwindigkeit genau zu bestimmen. Dafür war die Fremdartigkeit von Raum und Zeit von Nutzen.

Eine kraftvolle kosmische Linse entsteht, wenn Licht von einem entfernten Punkt im Universum kommt und auf seinem Weg auf ein massives Objekt trifft. Solche "Barrieren", wie Galaxien, machen die Raumzeit zum Biegen und Verformen. Dies wurde durch die allgemeine Relativitätstheorie beschrieben. Befindet sich die Ausrichtung nur zwischen uns und einer entfernten Lichtquelle, kann ein massives Objekt eine Raum-Zeit- „Linse“ erzeugen, die bewirkt, dass das Licht im Raum zunimmt und verzerrt.

Bei Weltraumaufnahmen werden in der Regel zahlreiche Linsenbilder und verzerrte Lichtbögen beobachtet. Hubble nutzte natürliche Linsen, um sein Potenzial im Rahmen des Frontier Fields-Projekts zu steigern, und spähte weiter, als es die Optik erlauben würde.

Diese natürlichen Lupen in Raum-Zeit können aber auch für andere Zwecke verwendet werden. Beispielsweise testet eine kürzlich durchgeführte Studie eine fundamentale Konstante, die die unaufhaltsame und beschleunigte Expansion des Universums beschreibt. Die Studie hieß H0LiCOW. Aber diese Objektive sind nicht perfekt. Das heißt, von derselben entfernten Quelle (zum Beispiel einem alten Quasar) kann Licht auf unterschiedliche Weise entlang verschiedener Bereiche der deformierten Raumzeit empfangen werden. Anstelle einer Linse gibt es viele, die zusammengesetzt sind. In diesem Fall beobachtet Hubble dasselbe Quasar, aber jedes Bild durchläuft unterschiedliche Linsen in einem unterschiedlichen Zeitintervall. Hier einige Beispiele:

Das Universum dehnt sich viel schneller aus.

Fünf Linsenquasare und der Vordergrund der Galaxie, die im H0LICOW-Projekt untersucht wurden

Hubble beobachtete zwei helle Quasare, deren hochaktive galaktische Kerne einen hellen Schimmer erzeugten. Unter Verwendung der Flimmerverzögerung als Messpunkt konnten die Forscher eine genaue Messung der Raumausdehnung erhalten und frühere Daten aus der Hubble-Konstante (der Zahl, die die Expansionsrate bestimmt) bestätigen.

„Mit unserer Methode lässt sich die Hubble-Konstante am einfachsten messen. Schließlich wird hier nur die Geometrie und die allgemeine Relativitätstheorie verwendet “, sagte der Astronom Frederick Kurbin von der Eidgenössischen Polytechnischen Schule in Lausanne in der Schweiz.

Nach dieser Technik haben die Forscher die Konstante mit einer Genauigkeit von 3,8% gemessen - dies ist die genaueste Messung von allen. „Eine solche Messung der Hubble-Zahl ist in letzter Zeit das wertvollste Geschenk“, sagte Projektteilnehmer Vivien Bonven.

Für frühere Messungen wurden Cepheiden variabler Sterne genommen, um die Entfernungen zu verfolgen und die Expansionsrate zu erhalten. Diese Sterne unterscheiden sich in der Helligkeit, aber sehr vorhersehbar, was sie zu großartigen Leuchtfeuern macht. Die neue Studie stimmt mit früheren Hubble-Daten überein, nur sind sie genauer und bestätigen, dass sich das Universum schneller ausdehnt als von Weltraummodellen vorhergesagt. Die Beobachtungen des Planck-Weltraumobservatoriums, das Mikrowellen-Hintergrundstrahlung (Reliktstrahlung) einfängt, stimmen mit universellen Theorien überein. Plancks Messungen repräsentieren das antike Universum nach dem Urknall und Hubbles Messungen zeigen seine Position Milliarden von Jahren später und die Geschwindigkeit der Expansion. Dies beweist, dass wir die Funktionsweise des Weltraums nicht vollständig verstehen.

„Hubbles Konstante ist entscheidend für die moderne Astronomie, da sie die Grenzen unseres Verständnisses des Kosmos erweitert. Mit ihrer Hilfe werden wir herausfinden, ob es sich um dunkle und gewöhnliche Materie handelt oder um etwas anderes “, sagt die leitende Forscherin Sherry Sue vom Max-Planck-Institut für Astrophysik.

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