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Trouble mit Hubble

Rätselhafte Diskrepanzen bei der kosmischen Expansion

Die kosmische Hintergrundstrahlung ist mit unserem Universum gewachsen: Als sich dieses ausdehnte, dehnte sich auch diese Urzeit-Strahlung mit. Das macht sie zu einem wertvollen Zeugen der kosmischen Expansion. An ihrer Energie und Struktur können Astronomen die Hubble-Konstante ablesen – und damit, wie schnell sich das Universum ausdehnt.

Aus den Daten des Planck-Satelliten errechneten Astronomen die Hubble-Konstante - doch diese weicht von anderen Messungen ab. © ESA

Schneller oder langsamer?

Allerdings: Die Daten des Planck-Satelliten ergaben einen überraschend niedrigen Wert für die Hubble-Konstante: Er lag bei nur 67,15 Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec (km/s/Mpc), frühere Messungen anhand von Supernovae kamen jedoch 70 bis 75 km/s/Mpc. Stimmen die aus der Hintergrundstrahlung abgeleiteten Planck-Werte, dann würde das bedeuten, dass sich das Weltall etwas langsamer ausdehnt als bisher angenommen.

Das Problem dabei: Seither haben weitere Astronomengruppen versucht, die Hubble-Konstante zu bestimmen und die seltsame Diskrepanz aufzulösen – ohne Erfolg. Sowohl die neuen Messungen auf Basis von veränderlichen Sternen und Supernovae, als auch mit Hilfe von Quasaren bestätigten und verstärkten die Kluft zwischen den Werten. Denn sie kamen auf eine Hubble-Konstante zwischen 71,9 und 73,2 km/s/Mpc – und damit auf eine um fünf bis neun Prozent schnellere Ausdehnung des Universums.

Anhand solcher von Gravitationslinsen verzerrten und vervielfältigten Quasare haben Astronomen die Expansion des Universums berechnet. © ESA/Hubble, NASA, Suyu et al.

Hinweis auf „neue Physik“?

Welcher Wert stimmt nun? Zwar scheint die Abweichung auf den ersten Blick gering. Die Hubble-Konstante bildet aber eine wichtige Basis für unser kosmologisches und auch physikalisches Standardmodell. Sie genau zu kennen ist daher entscheidend. „Die Hubble-Konstante kann bestätigen oder aber widerlegen, ob unser Bild des Universums korrekt ist oder ob wir etwas Fundamentales übersehen“, erklärt Sherry Suyu vom Max-Planck-Institut für Astrophysik.

Astronomen suchen daher nun fieberhaft nach möglichen Erklärungen für die Diskrepanzen. Eine Unsicherheit ergibt sich aus der Tatsache, dass die Hintergrundstrahlung die Eigenschaften des frühen Universums wiederspiegelt, während die anderen Messungen das heutige Weltall untersuchen. Theoretisch wäre es daher möglich, dass beispielsweise die mysteriöse Dunkle Energie im frühen Kosmos anders wirkte als heute oder die Anteile von Dunkler Materie und Energie falsch berechnet sind.

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Aber auch unbekannte Teilchen oder ein unvollständiges Verständnis der Gravitation könnten zu den Abweichungen führen. Astronomen schließen jedenfalls nicht aus, dass sich hinter den Diskrepanzen ein Hinweis auf neue physikalische Gegebenheiten verbirgt. „Unser Diskrepanzen sprechen dafür, dass in unserem jetzigen physikalischen Verständnis des Universums etwas fehlt“, sagt Alex Filippenko von der University of California in Berkeley.

Hoffnung setzen die Astronomen nun auf neue, im den nächsten Jahren startende Weltraumteleskope, wie das James Webb-Teleskop der NASA, die noch weiter ins All hinausblicken und so neue kosmische Messlatten erspähen können.

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Nadja Podbregar
Stand: 21.04.2017

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Das erste Licht
Was die kosmische Hintergrundstrahlung verrät

Seltsames Rauschen
Die Entdeckung der Hintergrundstrahlung

Echo des Urknalls?
Die Erklärung für das Rauschen

Licht aus dem Ur-Plasma
Wie die Hintergrundstrahlung entstand

Kosmische Symphonie
Was die Struktur der Hintergrundstrahlung verrät

Störeffekte mit Zusatznutzen
Warum das vermeintliche Inflations-Signal keines war

Trouble mit Hubble
Rätselhafte Diskrepanzen bei der kosmischen Expansion

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