Befinden wir uns in einem Loch im Universum? Die mögliche Erklärung für ein Problem in der Astronomie!
Forscher sind auf der Suche nach einer Erklärung für ein Problem, das als Hubble-Spannung bezeichnet wird. Ein Problem, das die Frage nach der Expansionsrate des Universums unbeantwortet lässt.
Das Universum dehnt sich schnell aus. Wenn wir sehr weit entfernte Galaxien beobachten, stellen wir fest, dass sie sich schnell von uns entfernen. Der erste, der dies erkannte, war der Astronom Edwin Hubble in den 1920er Jahren. Hubble stellte mit seinen Beobachtungen fest, dass das Universum expandiert.
Jahrzehntelange Beobachtungen bestätigten, was Hubble beobachtet hatte. In den 1990er Jahren wurde das Hubble-Teleskop - benannt nach dem Astronomen - mit dem Hauptziel gestartet, die Frage zu beantworten: Was ist die Expansionsrate des Universums? Oder wie stark dehnt es sich aus?
Eine neue Studie legt dar, dass diese unterschiedlichen Ergebnisse darauf zurückzuführen sind, dass wir uns in einem leeren Raum im Universum mit einer geringen Dichte an Galaxien befinden.
Das Universum expandiert
Die erste Beobachtung, dass sich Galaxien, die weiter von uns entfernt sind, schneller entfernen, stammt von Edwin Hubble. Dies bedeutete, dass sich das Universum nicht nur ausdehnt, sondern auch beschleunigt. Eine Entdeckung für die Astronomen jener Zeit, die sich noch mit der Tatsache auseinandersetzten, dass es andere Galaxien gab.
Die Expansionsrate des Universums wurde als Hubble-Konstante bezeichnet und wird in km/s pro Megaparsec gemessen.
Die erste Schätzung der Hubble-Konstante wurde von Edwin Hubble selbst vorgenommen, der auf einen Wert von 500 km/s pro Megaparsec kam. Heutzutage liegt der Wert bei etwa 70 km/s pro Megaparsec, trotz der Abweichungen verschiedener Beobachtungsinstrumente.
Warum dehnt sich das Universum aus?
Vor der Frage, wie stark sich das Universum ausdehnt, stellt man sich eher die Frage, warum es sich ausdehnt. Und zwar auf der Grundlage eines Konzepts namens dunkle Energie.Die dunkle Energie wäre eine Komponente des Universums, die die von uns beobachtete Expansion bewirkt.
Was dunkle Energie ist, bleibt immer noch ein Rätsel. Bis heute können wir nur die Effekte beobachten, die sie verursacht, und die Art und Weise, wie sie gegen die gravitative Wechselwirkung wirkt, die auf kleineren Skalen dominiert. Viele Physiker und Astronomen versuchen, die Frage zu beantworten, was dunkle Energie ist.
Es ist wichtig festzuhalten, dass Dunkle Energie und Dunkle Materie zwei verschiedene Komponenten sind und prinzipiell nicht miteinander verwandt sind. Während die eine auf kleineren Skalen durch Gravitationswechselwirkung wirkt (Dunkle Materie), hat die andere eine Wirkung auf kosmologischen Skalen und eine entgegengesetzte Wirkung zu der Gravitationswechselwirkung (Dunkle Energie).
Das Problem der Hubble-Spannung
Die Idee, die Hubble-Konstante zu messen, scheint einfach zu sein: Man berechnet einfach, wie weit die Galaxien entfernt sind, und misst. Die Realität ist jedoch ein wenig komplizierter. Es gibt verschiedene Methoden, um die Geschwindigkeit und Entfernung von Galaxien zu berechnen, von der Verwendung der Leuchtkraft von Supernovae bis zur Verwendung der Rotverschiebung und der kosmischen Hintergrundstrahlung.
Alle Messungen sollten gleiche Werte ergeben, aber das ist nicht der Fall, so dass sich die Frage stellt: Welche Messung ist richtig und warum versagen die anderen?
Außerdem zeigen einige Messungen, dass sich das Universum in unserer Nähe schneller auszudehnen scheint, was nicht stimmt. Dies wirft ein Problem auf, das Hubble-Spannungsproblem oder Hubble-Spannungskrise genannt wird.
Wir befinden uns in einer Leere des Universums
Eine Gruppe von Forschern der Universität Bonn in Deutschland hat eine interessante Idee vorgeschlagen, um die Hubble-Spannung zu erklären.Die Gruppe argumentiert, dass Messfehler mit unserer Position im Universum zusammenhängen, weil wir uns in einer Region mit geringer Dichte befinden, mit anderen Worten, wir sind mehr allein als wir dachten.
Die Forschung nutzte Beobachtungen von Galaxiengruppen, die sich 600 Millionen Lichtjahre von uns entfernt befinden. Diese Galaxien entfernen sich schneller, als es das kosmologische Modell erwartet, was bedeutet, dass sie von etwas anderem angezogen werden.
Das kosmische Netzwerk des Universums
Das kosmische Netzwerk des Universums sieht aus wie ein Spinnennetz, in dem Galaxien dazu neigen, durch Gravitationswechselwirkung in Regionen mit anderen Galaxien angezogen zu werden. Dadurch entsteht ein Netz mit Filamenten mit hoher Galaxiendichte und Leerräumen mit sehr geringer Dichte.
Die Idee der Arbeit ist, dass wir uns in der Nähe eines dieser Hohlräume befinden und wenn wir Gruppen in unserer Nähe betrachten, sehen wir, dass sie von diesen Filamenten angezogen werden. Dies würde dazu führen, dass die Gravitationswechselwirkung diese Galaxien in die Filamente zieht und sie von uns wegbewegt, die außer Reichweite sind.
Wie hoch ist die Expansionsrate?
In der Studie wird argumentiert, dass die nächsten Beobachtungen unter Berücksichtigung dieser Möglichkeit durchgeführt werden sollten. Hinzu kommt der Effekt, dass nahe gelegene Galaxien von anderen Galaxien angezogen werden, was das Ergebnis beeinflusst.
Darüber hinaus argumentiert die Gruppe zugunsten von MOND, dass es sich um eine modifizierte Gravitationstheorie handelt und dass sie auch bei zukünftigen Analysen berücksichtigt werden sollte.