Das lokale Universum dehnt sich womöglich schneller aus als je zuvor, obgleich das keinen Sinn ergibt
Neue Forschung(öffnet in neuem Fenster) mit Unterstützung durch die EU-finanzierte Projekte H1PStars und UniverScale hat eine der bisher genauesten Messungen zur Expansionsgeschwindigkeit des Universums geliefert. Doch anstatt ein kosmologisches Rätsel zu lösen, hat dieses Ergebnis nur noch tiefgreifendere Fragen aufgeworfen.
Genauigkeit durch einen einheitlichen Rahmen
In der Astronomie wurde bislang versucht, die Expansionsrate des Universums mit zwei völlig unterschiedlichen Strategien zu messen. Bei der einen Strategie werden die Entfernungen zu Sternen und Galaxien im Universum gemessen, um zu berechnen, wie schnell sich die kosmischen Körper auseinander bewegen. Bei der anderen Strategie werden Messungen der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung genutzt – die schwache, vom Urknall ausgehende Strahlung, die den gesamten Raum im beobachtbaren Universum ausfüllt –, um die heutige Expansionsrate nach dem Standardmodell der Kosmologie vorherzusagen. Die beiden Methoden sollten zur gleichen Antwort führen, aber das tun sie nicht. Die erste verweist durchweg auf eine schnellere Expansionsrate von etwa 73 km pro Sekunde pro Megaparsec hin, während die zweite eine langsamere Rate von 67 oder 68 km ergibt. Dieser Unterschied, der in mehreren Studien immer wieder festgestellt wurde und als Hubble-Spannung bekannt ist, mag klein erscheinen, ist aber zu groß, um ihn auf eine Messunsicherheit zurückzuführen. Um eine größere Genauigkeit zu erreichen, hat ein internationales Forschungsteam jahrzehntelange Beobachtungen in einem einzigen, einheitlichen Rahmen zusammengefasst. Unter der Leitung der H0 Distance Network Collaboration wurde im Rahmen dieser Initiative die bisher genaueste direkte Messung der Expansionsrate des lokalen Universums vorgenommen. Die dazugehörige Studie, die in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht wurde, zeigt einen Wert für die Hubble-Konstante von 73,50 ± 0,81 km pro Sekunde pro Megaparsec und erreicht damit eine Genauigkeit von knapp über 1 %. „Dies ist nicht nur ein neuer Wert für die Hubble-Konstante“, berichtet die Kooperative in einer kürzlich veröffentlichten „EurekAlert“-Pressemitteilung(öffnet in neuem Fenster), „es ist ein gemeinschaftlich geschaffener Rahmen, der Jahrzehnte unabhängiger Entfernungsmessungen transparent und zugänglich zusammenführt.“ Zu den verschiedenen, sich überschneidenden Techniken, die zur Messung der kosmischen Entfernungen verwendet wurden, zählten Beobachtungen von pulsierenden Cepheiden, von roten Riesensternen, die mit einer bekannten Helligkeit leuchten, von Supernovae vom Typ Ia und von bestimmten Galaxientypen. Dieser Ansatz ermöglichte den Forscherinnen und Forschern eine Gegenprüfung der Messungen, die zu dem gleichen Gesamtergebnis führte, was die Vertrauenswürdigkeit der lokal gemessenen Expansionsrate untermauerte.
Was sagt die Hubble-Spannung letztlich aus?
„Diese Arbeit schließt im Endeffekt Erklärungen für die Hubble-Spannung aus, die einen einzigen übersehenen Fehler in der lokalen Entfernungsmessung zugrundelegen“, stellen die Forscherinnen und Forscher fest. „Wenn die Spannung real ist, so wie es immer mehr Hinweise nahelegen, könnte sie auf eine neue Physik jenseits des kosmologischen Standardmodells hindeuten.“ Dies hat weitreichende Auswirkungen. Die vom frühen Universum abgeleitete langsamere Expansionsrate basiert auf dem kosmologischen Standardmodell, das die Entwicklung des Universums seit dem Urknall beschreibt. Wenn dieses Modell unvollständig ist und Details über dunkle Energie, neue Teilchen oder Veränderungen in der Schwerkraft fehlen, wären davon seine Vorhersagen für die aktuelle Expansionsrate betroffen. In diesem Fall ist die Hubble-Spannung womöglich kein einfacher Messfehler, sondern eher ein Hinweis darauf, dass unser Modell des Universums unvollständig ist. Mit anderen Worten: Die Wissenschaft muss möglicherweise die Regeln, nach denen das Universum funktioniert, neu definieren. Das Projekt H1PStars (Measuring Hubble's Constant to 1% with Pulsating Stars) endete im März 2026. UniverScale (Sub-percent calibration of the extragalactic distance scale in the era of big surveys) endet im Oktober 2027. Weitere Informationen: H1PStars-Projekt UniverScale-Projekt
