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Montag, 22.05.2017
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Gekrümmtes Licht verrät Alter des Universums

Graviationslinseneffekt bestätigt und präzisiert bisherigen Schätzungen

Mit einer neuen Technik haben Wissenschaftler aus der Schweiz und den USA das Alter und die Ausdehnungsgeschwindigkeit des Weltalls ermittelt. Sie kamen dabei auf einen Wert von 13,5 Milliarden Jahren und bestätigten und präzisierten damit bisherigen Schätzungen. Die neue, auf der Krümmung des Lichts beruhende Methode könnte aber in Zukunft noch erheblich genauere Daten liefern, wie die Forscher in der Fachzeitschrift „The Astrophysical Journal Letters“ berichten.
Gravitationslinse

Gravitationslinse

Die neue Technik basiert auf dem so genannten Gravitationslinseneffekt, der Art und Weise, wie Lichtstrahlen um eine massereiche Galaxie herum gebogen werden. Wissenschaftler und Philosophen haben seit dem 18. Jahrhundert über die Krümmung von Licht durch die Gravitation spekuliert. Aber es war Albert Einstein, der als junger Mann sowohl als Student als auch als Professor an der Universität Zürich Zeit verbrachte, der 1916 den Effekt der Gravitation auf Licht quantitativ erklärte.

Einstein und sein Zeitgenosse Fritz Zwicky, ein anderer Physiker, der in Zürich gearbeitet hat, erkannten, dass Licht manchmal verschiedene Wege um eine Galaxie nehmen kann, wodurch wir mehrfache Scheinbilder von Objekten hinter ihr sehen können. Das Licht wird jedoch, abhängig von der Länge des genommenen Weges, zu unterschiedlichen Zeiten in den Scheinbildern aufflackern. Die „Zeitverzögerung“ zwischen den Scheinbildern beträgt Wochen bis Monate, abhängig von der Galaxie. Sie sind der Schlüssel für die Altersmessung des Weltalls.

Bisherige Ergebnisse bestätigt


Die mit der neuen Technik ermittelten Messwerte sind konsistent mit den Ergebnissen anderer Methoden. Mit mehr Daten könnte dies die genaueste Methode werden, um diesen fundamentalen und zugleich wichtigsten Parameter des Weltalls zu ermitteln.


Dr. Andrea Maccio vom Institut für Theoretische Physik der Universität Zürich, erklärt: „Dies ist ein wichtiger Schritt für eine viel versprechende geradlinige Art, das Weltall zu vermessen.“ „Unsere Methode ist ziemlich konsistent mit anderen Messungen,“ ergänzt Professor Liliya Williams von der University of Minnesota. „Die beste Schätzung, die vom WMAP Satellit der NASA aus für das Alter des Weltalls abgeleitet wurde, beträgt 13.7 Milliarden Jahre. Die Hubble Konstante ist mit ca. 73 Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec ebenfalls nahe bei unserer Messung. Dies gibt uns das Vertrauen, dass wir auf dem richtigen Weg sind.“

Zehn Linsen sorgen für größere Präzision


„Wir haben zehn Gravitationslinsen ausgewählt, von denen in der Literatur genaue Messungen der Zeitverzögerung und andere Eigenschaften bekannt waren und haben jede dieser Beobachtungen detailliert mit Einsteins Feldgleichungen von 1916 verglichen, um das Gravitationsfeld zu bestimmen“, sagt Mitautor Jonathan Coles von der Universität Zürich. „Diese Berechnungen erlauben uns, die beobachteten Zeitverzögerungen in Messungen der Hubble Zeit umzuwandeln.“

„Frühere Studien haben jedoch nur eine oder wenige Linsen verwendet, und deshalb blieben diese Ergebnisse sehr ungenau“, ergänzt Prasenjit Saha, ebenfalls von der Universität Zürich. „Durch die gleichzeitige Berechnung von 10 Linsen wird die Ungenauigkeit auf 15% verringert und wir kommen auf ein Alter des Weltalls von 13.5 Milliarden Jahre.“
(Universität Zürich, 31.08.2006 - NPO)
 
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