Das Universum expandiert immer noch mit zunehmender Geschwindigkeit, aber im Vergleich zu vor ein paar Milliarden Jahren könnte es sich in letzter Zeit verlangsamt haben, wie erste Ergebnisse der bisher präzisesten Messung seiner Entwicklung am Donnerstag nahelegten.
Auch wenn die vorläufigen Ergebnisse noch lange nicht bestätigt sind, würden sie, wenn sie Bestand haben, das Geheimnis der dunklen Energie noch weiter vertiefen – und wahrscheinlich bedeuten, dass in unserem Verständnis des Kosmos etwas Wichtiges fehlt.
Diese Signale der sich ändernden Geschwindigkeiten unseres Universums wurden vom Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) entdeckt, das auf einem Teleskop am Kitt Peak National Observatory im US-Bundesstaat Arizona sitzt.
Jeder der 5.000 Glasfaserroboter des Instruments kann eine Galaxie 20 Minuten lang beobachten, was es Astronomen ermöglicht, die ihrer Meinung nach größte 3D-Karte des Universums aller Zeiten zu erstellen.
„Wir haben die Position der Galaxien im Raum, aber auch in der Zeit gemessen, denn je weiter sie entfernt sind, desto mehr reisen wir in der Zeit zurück in ein immer jüngeres Universum“, sagt Arnaud de Mattia, einer der Leiter der DESI-Dateninterpretation Team, sagte .
Diese Animation zeigt, wie akustische Baryonenschwingungen als kosmisches Lineal zur Messung der Expansion des Universums fungieren. Bildnachweis: Zusammenarbeit mit Claire Lamman/DESI und Jenny Nuss/Berkeley Lab
Nur ein Jahr nach Beginn seiner fünfjährigen Untersuchung hat DESI bereits eine Karte erstellt, die sechs Millionen Galaxien und Quasare umfasst und dabei Licht verwendet, das sich bis zu 11 Milliarden Jahre in die Vergangenheit des Universums erstreckt.
Die Ergebnisse wurden am Donnerstag auf Konferenzen in den Vereinigten Staaten und der Schweiz bekannt gegeben, bevor eine Reihe wissenschaftlicher Arbeiten im Journal of Cosmology and Astroparticle Physics veröffentlicht wurden.
DESI hat es sich zur Aufgabe gemacht, Licht in die Natur der Dunklen Energie zu bringen – ein theoretisches Phänomen, von dem angenommen wird, dass es etwa 70 Prozent des Universums ausmacht.
Weitere 25 Prozent des Universums bestehen aus der ebenso mysteriösen Dunklen Materie, sodass nur noch fünf Prozent der normalen Materie übrig bleiben – also alles, was man sehen kann.
Eine unbeständige Konstante?
Seit mehr als einem Jahrhundert wissen Wissenschaftler, dass das Universum nach dem Urknall vor 13,8 Milliarden Jahren zu expandieren begann.
Doch Ende der 1990er Jahre waren Astronomen schockiert, als sie feststellten, dass sich die Erde immer schneller ausdehnte.
Dies war eine Überraschung, da angenommen wurde, dass die Schwerkraft der Materie – sowohl der normalen als auch der dunklen – das Universum verlangsamt.
Aber offensichtlich sorgte irgendetwas dafür, dass sich das Universum immer schneller ausdehnte, und dieser Kraft wurde der Name „dunkle Energie“ gegeben.
Kürzlich wurde entdeckt, dass sich die Beschleunigung des Universums rund sechs Milliarden Jahre nach dem Urknall deutlich beschleunigte.
Im Wechselspiel zwischen Materie und dunkler Energie scheint letztere nach dem Leitmodell des Universums namens Lambda CDM sicherlich die Oberhand zu haben.
In diesem Modell wird die beschleunigte Expansion des Universums als „kosmologische Konstante“ bezeichnet, die eng mit der dunklen Energie verbunden ist.
DESI-Direktor Michael Levi sagte, dass die ersten Ergebnisse des Instruments bisher „grundsätzliche Übereinstimmung mit unserem besten Modell des Universums“ zeigten.
„Aber wir sehen auch einige potenziell interessante Unterschiede, die darauf hindeuten könnten, dass sich dunkle Energie mit der Zeit weiterentwickelt“, sagte Levi in einer Erklärung.
Mit anderen Worten: Die Daten „scheinen zu zeigen, dass die kosmologische Konstante Lambda nicht wirklich eine Konstante ist“, weil dunkle Energie „dynamisch“ sein und ihr Verhalten ändern würde, sagte De Mattia.
Entschleunigung im Alter
Dies könnte darauf hindeuten, dass sich die Geschwindigkeit, mit der sich das Universum ausdehnt, „in letzter Zeit verlangsamt“ habe, nachdem es sechs Milliarden Jahre nach dem Urknall auf Hochtouren geschaltet habe, sagte DESI-Forscher Christophe Yeche.
Ob sich die Dunkle Energie tatsächlich im Laufe der Zeit verändert, müsste durch weitere Daten von DESI und anderen Instrumenten wie dem Weltraumteleskop Euclid bestätigt werden.
Sollte sich dies jedoch bestätigen, müsste unser Verständnis des Universums wahrscheinlich geändert werden, um diesem seltsamen Verhalten Rechnung zu tragen.
Beispielsweise könnte die kosmologische Konstante durch eine Art Feld ersetzt werden, das mit einem noch unbekannten Teilchen verknüpft ist.
Es könnte sogar erforderlich sein, die Gleichungen von Einsteins Relativitätstheorie zu aktualisieren, „so dass sie sich auf der Skala großer Strukturen etwas anders verhalten“, sagte De Mattia.
Aber wir sind noch nicht am Ziel.
Die Geschichte der Wissenschaft sei voller Beispiele, in denen „Abweichungen dieser Art beobachtet und dann im Laufe der Zeit behoben wurden“, betonte De Mattia.
Schließlich hat Einsteins Relativitätstheorie mehr als einem Jahrhundert wissenschaftlicher Auseinandersetzungen standgehalten und ist immer noch stärker als je zuvor.
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