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Weltraumteleskop "Hubble"

Das Universum wächst schneller als erwartet

Seit dem Urknall dehnt sich das Universum aus. Jetzt bestätigen neue Untersuchungen: Offenbar nimmt das Tempo der Expansion zu. Über die Gründe rätseln Astronomen.

NASA/ ESA

Große Magellansche Wolke, etwa 200.000 Lichtjahre von der Erde entfernt

Freitag, 26.04.2019   12:38 Uhr

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Vor 13,8 Milliarden Jahren begann mit dem Urknall die Geschichte von Raum, Zeit und Materie - so lautet die Theorie vieler Astronomen. Seit dem Big Bang wächst das Universum stetig.

Dass es sich viel schneller ausdehnt als einst angenommen, konnten Forscher nun durch Untersuchungen mit dem Weltraumteleskop "Hubble" bestätigen. Die Expansionsrate des Kosmos liegt gegenwärtig rund zehn Prozent über dem erwarteten Wert, berichten Forscher um US-Nobelpreisträger Adam Riess von der Johns Hopkins University und dem Space Telescope Science Institute in Baltimore. Ihre Untersuchungen stellten sie im Fachblatt "The Astrophysical Journal" vor. Die Studie bestätigt frühere Studien, nach denen die Ausdehnungsgeschwindigkeit des Weltalls von den Vorhersagen abweicht.

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Das Wachstum des Universums kann man sich vorstellen wie einen Hefeteig mit Rosinen, der sich ausdehnt. Der Abstand aller Rosinen im Teig wächst, und zwar umso schneller, je weiter die Rosinen voneinander entfernt sind. So verhält es sich auch mit den Galaxien im Weltall - je größer ihr Abstand, desto schneller entfernen sie sich voneinander.

Das Maß für die kosmische Expansion ist die Hubble-Konstante. Ihr erwarteter Wert liegt bei 67 Kilometern pro Sekunde pro Megaparsec. Ein Megaparsec ist eine astronomische Längeneinheit und entspricht rund 3,3 Millionen Lichtjahren - ein Lichtjahr ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt: mehr als neun Billionen Kilometer.

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Das bedeutet, eine Galaxie in 3,3 Millionen Lichtjahren Distanz sollte sich mit 67 Kilometern pro Sekunde von uns entfernen, eine in beispielsweise 33 Millionen Lichtjahren Entfernung bereits mit 670 Kilometern pro Sekunde. Dieser Wert wurde bei extrem genauen Beobachtungen des ganz jungen Universums mit dem Satelliten "Planck" der Europäischen Raumfahrtagentur Esa errechnet, der das Echo des Urknalls untersucht und damit weit in der Zeit zurückgeschaut hat.

Messungen in unserer kosmischen Umgebung zeigen jedoch, dass die Hubble-Konstante heute bei 74 Kilometern pro Sekunde pro Megaparsec liegt. Seit Jahren versuchen Forscher herauszufinden, ob diese Abweichung an zufälligen Schwankungen liegt oder womöglich an bisher unentdeckten physikalischen Faktoren.

Das Team um Riess hat jetzt genauere Analysen möglich gemacht. Dazu schauten sie sich Himmelskörper an, die Astronomen häufig zur Entfernungsmessung benutzen. Es handelt sich um Sterne vom Typ der Cepheiden, deren Helligkeit regelmäßig schwankt. Die Länge der Schwankung hängt von der absoluten Helligkeit der Sterne ab. Kennt man den Takt eines Cepheiden, kann man daraus seine absolute Helligkeit berechnen. Aus der gemessenen Helligkeit ergibt sich dann, wie weit der Stern entfernt ist.

Mit dem "Hubble"-Weltraumteleskop analysierten die Forscher Dutzende Cepheiden in der Großen Magellanschen Wolke, einer Satellitengalaxie unserer Milchstraße. So ließ sich die Beziehung zwischen absoluter Helligkeit der Cepheiden und ihrem Takt deutlich genauer bestimmen.

NASA/ ESA/ A. Feild/ STScI

Die Ausdehnung des Universums errechnen Forscher in drei Schritten

Dadurch reduziert sich die Wahrscheinlichkeit einer zufälligen Abweichung der gemessenen von der erwarteten Hubble-Konstante von eins zu 3000 auf eins zu 100.000. Die Abweichung habe damit einen Punkt erreicht, der nicht mehr als Zufall bezeichnet werden könne, betont Riess.

"Das sind nicht nur zwei Experimente, die nicht übereinstimmen", erläutert der Forscher Es handele sich vielmehr um einen grundlegenden Unterschied. "Das eine ist eine Messung, wie schnell sich das Universum, wie wir es sehen, heute ausdehnt. Das andere ist eine Vorhersage, basierend auf Messungen und der Physik des frühen Universums, wie schnell es sich ausdehnen sollte. Wenn diese Werte nicht übereinstimmen, fehlt in unserem kosmologischen Modell sehr wahrscheinlich etwas, das die beiden Epochen verbindet."

Bei der Suche nach der Ursache der stärker beschleunigten Ausdehnung des Weltalls tappen die Forscher aber noch im Dunklen: Eine mögliche Rolle könnten die mysteriöse Dunkle Energie und die Dunkle Materie spielen, die heute zusammen knapp 95 Prozent des Universums ausmachen und deren Natur noch unbekannt ist. Physiker wissen nur, dass es im Universum etwas gibt, das die Ausbreitung von Lichtstrahlen und die Rotation von Galaxien beeinflusst. Möglicherweise treibt sie das Universum immer schneller auseinander und könnte auch die schnellere Expansion erklären.

Im Video: Big Bang Theory - Am Anfang war der Knall - oder?

joe/dpa

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