Eine kürzlich durchgeführte Studie von Forschern der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) in der Schweiz hat die Hubble-Spannung, die grundlegende Gesetze der Physik in Frage stellt, erneut bestätigt. Es gibt zwei verschiedene Lösungen für die Hubble-Konstante, je nachdem, wie sie gemessen wird. Sie beschreibt die Geschwindigkeit der Expansion des Universums.
Universum: Wie schnell dehnt es sich aus?
Die eine Lösung basiert auf dem kosmischen Mikrowellenhintergrund und ergibt eine Expansionsrate von etwa 68 Kilometern pro Sekunde pro Megaparsec (km/s/Mpc). Die andere Lösung basiert auf der Art und Weise, wie sich Sterne und Galaxien heute von uns zurückziehen und ergibt eine Expansionsrate von etwa 73 km/s/Mpc. Die Differenz zwischen ebendiesen Werten bezeichnet man als Hubble-Tension.
Ein Megaparsec (Mpc) entspricht knapp 3,26 Millionen Lichtjahren.
In der neuen Studie verwendeten die Forschenden Daten der Raumsonde Gaia, um die Helligkeit von pulsierenden Sternen, den sogenannten Cepheiden, neu zu kalibrieren. Indem es eine bekannte Helligkeit mit der Entfernung verknüpften und dann nach Beispielen in den Tiefen des Weltraums suchte, konnte das Team eine genaue Skala für den Kosmos zusammenstellen.
„Dank dieses Tricks konnten wir die besten Erkenntnisse aus den Parallaxenmessungen von Gaia nutzen und gleichzeitig von dem Präzisionsgewinn profitieren, den die vielen Sternhaufenmitglieder bieten“, erklärt Richard Anderson vom Physikalischen Institut der EPFL. „Dies hat es uns ermöglicht, die Genauigkeit der Gaia-Parallaxen bis an ihre Grenzen zu treiben und bietet die solideste Grundlage, auf der die Entfernungsleiter ruhen kann.“
„Studie bestätigt die Expansionsrate“
„Unsere Studie bestätigt die Expansionsrate von 73 km/s/Mpc, aber, was noch wichtiger ist, sie liefert auch die bisher genauesten und zuverlässigsten Kalibrierungen von Cepheiden als Instrument zur Entfernungsmessung.“
Richard Anderson
Die Forscherinnen und Forscher glauben, dass ihre Ergebnisse auch für die Berechnung der Geometrie der Milchstraße als Ganzes nützlich sein werden, da sie die Größe und Form der Milchstraße als flache Scheibengalaxie und ihre Entfernung zu anderen Galaxien besser bestimmen können.
Die Genauigkeit der Messungen wurde verbessert, was bei der Bestimmung der Hubble-Konstante hilft. Allerdings zeigt die neueste Studie, dass die Hubble-Konstante immer noch zwei unterschiedliche Lösungen hat und die „Hubble-Spannung“ von 5,6 km/s/Mpc ein erhebliches Problem bleibt, das darauf hindeutet, dass etwas mit unserem Verständnis des Universums nicht stimmt.
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„Verständnis des Universums falsch“
Diese Diskrepanz habe eine enorme Bedeutung, meint Anderson. „Stellen Sie sich vor, Sie wollen einen Tunnel bauen, indem Sie sich in zwei gegenüberliegende Seiten eines Berges graben. Wenn Sie die Art des Gesteins richtig verstanden haben und Ihre Berechnungen korrekt sind, dann werden sich die beiden Löcher, die Sie graben, in der Mitte treffen. Wenn das nicht der Fall ist, haben Sie einen Fehler gemacht – entweder sind Ihre Berechnungen falsch oder Sie haben sich in der Art des Gesteins geirrt.“ Ähnlich verhalte es sich auch mit der Hubble-Konstante.
„Je mehr wir bestätigt bekommen, dass unsere Berechnungen korrekt sind, desto mehr können wir daraus schließen, dass die Diskrepanz bedeutet, dass unser Verständnis des Universums falsch ist, dass das Universum nicht ganz so ist, wie wir dachten.“
Richard Anderson
Quellen: „A 0.9% calibration of the Galactic Cepheid luminosity scale based on Gaia DR3 data of open clusters and Cepheids⋆“ (Astronomy & Astrophysics, 2023); École Polytechnique Fédérale de Lausanne
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