Der theoretische Physiker Rajendra Gupta von der Universität Ottawa hat dazu aufgerufen, eine bisher verworfene kosmologische Theorie erneut zu überprüfen. Angesichts der anhaltenden Schwierigkeiten, bestimmte beobachtete Anomalien in unserem Universum zu erklären, schlägt er eine Verschmelzung der weit verbreiteten Theorie des expandierenden Universums und der umstritteneren Hypothese der Lichtermüdung vor.

Universum ist womöglich älter als gedacht

„Unser neu entwickeltes Modell verlängert die Entstehungszeit der Galaxien um mehrere Milliarden Jahre, so dass das Universum 26,7 Milliarden Jahre alt ist und nicht 13,7 Milliarden Jahre wie bisher angenommen“, erklärt Gupta. Seine Forschungsarbeit veröffentlichte er Anfang Juli 2023 in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Der Vorschlag des Physikers, das Alter des Universums zu revidieren, könnte das beobachtete Phänomen erklären, dass ferne Galaxien ungewöhnlich weit fortgeschritten erscheinen. Galaxien, die nach den derzeitigen Modellen vor nur einer halben Milliarde Jahren noch in den Kinderschuhen stecken sollten, zeigen Anzeichen einer unerwarteten Reife. Dieses scheinbare Paradoxon könnte möglicherweise durch die von Gupta vorgeschlagene überarbeitete Zeitachse erklärt werden.

Lichtermüdung bislang vernachlässigt

Die Bestimmung des Alters des Universums ist eine komplexe Aufgabe, vergleichbar mit der Vorhersage des Geburtstags eines Kindes anhand seiner Größe. Die Expansion des Weltraums führt dazu, dass weit entfernte Objekte einen rötlichen Farbton annehmen, da das von ihnen ausgesandte Licht über kosmische Entfernungen gestreckt wird. Da die Lichtgeschwindigkeit endlich ist, erscheint das Licht umso röter oder älter, je weiter es entfernt ist. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nutzen dieses Konzept, um das Alter des Universums zu schätzen, indem sie die Expansionsrate umkehren.

Für die Rotverschiebung gibt es jedoch eine andere mögliche Erklärung. Im Rahmen einer 1929 veröffentlichten Studie schlug der Schweizer Astronom Fritz Zwicky vor, dass das Licht über große kosmische Entfernungen an Energie verliert, wodurch sich seine Frequenz verringert und seine Wellenlänge vergrößert, was weit entfernten Himmelsobjekten einen röteren Farbton verleiht. Dieses Konzept der „Ermüdung“ des Lichts wurde aufgrund verschiedener Komplikationen weitgehend vernachlässigt.

Trotz der Herausforderungen argumentiert Gupta, dass sich die Theorie des expandierenden Universums und die Hypothese des müden Lichts nicht so sehr gegenseitig ausschließen, wie es scheint. Eine Kombination der beiden Theorien könnte erklären, warum alte Galaxien und Quasare älter und kompakter erscheinen als angenommen. Guptas gemischte Theorie geht von der Größe des Universums aus, wie sie derzeit verstanden wird, und projiziert sie auf einen Urknall zurück.

Weitere Tests erforderlich

Gupta verwendete zwei verschiedene Modelle des sich ausdehnenden Universums: eines, das den Standardannahmen von Homogenität und Flachheit folgt, und ein anderes, das Änderungen an der Kopplungskonstante vornimmt. Dieser Faktor beschreibt die Kraftwechselwirkungen zwischen Teilchen.

Kritikerinnen und Kritiker der Lichtermüdung argumentieren, dass der Energieverlust der Lichtwellen einem Impulsverlust gleichkäme. Das würde sich auf die beobachtete Größe entfernter Galaxien auswirken. Gupta entgegnet jedoch, dass diese Diskrepanz in der Erscheinung der alten Galaxien in der Tat ein Überdenken der ins Abseits gestellten Hypothese rechtfertigen könnte.

Die wissenschaftliche Gemeinschaft testet weiterhin alle Theorien, da die Beobachtungen die Erwartungen immer wieder übertreffen. Die endgültige Erklärung, wie auch immer sie aussehen mag, verspricht, unser Verständnis der Entwicklung des Universums und seines beeindruckenden Inhalts grundlegend zu verändern.

Quellen: University of Ottawa; „JWST early Universe observations and ΛCDM cosmology“ (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2023); „On the redshift of spectral lines through interstellar space“ (Proceedings of the National Academy of Sciences, 1929)

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