Dies ist die Ansicht eines bodengestützten Teleskops auf die Große Magellansche Wolke, eine Satellitengalaxie unserer Milchstraße. Das vom Hubble-Weltraumteleskop aufgenommene Bild zeigt einen von vielen Sternhaufen, die in der Zwerggalaxie verstreut sind.
(Bild: © NASA, ESA, Adam Riess und Palomar Digitalized Sky Survey)
Das Universum expandiert schneller als erwartet, was darauf hindeutet, dass Astronomen möglicherweise neue Physik in ihre Theorien über die Funktionsweise des Kosmos einbeziehen müssen, berichtet eine neue Studie.
Die revidierte Expansionsrate ist etwa 10% schneller als die, die durch Beobachtungen der Flugbahn des Universums kurz nach dem vorhergesagt wurde Urknall, nach der neuen Forschung. Die Studie reduziert auch die Wahrscheinlichkeit, dass diese Ungleichheit ein Zufall ist, signifikant von 1 zu 3.000 auf nur 1 zu 100.000.
"Dieses Missverhältnis hat zugenommen und ist jetzt an einem Punkt angelangt, der wirklich nicht mehr als Zufall abgetan werden kann", so der Studienleiter Adam Riess, Professor für Physik und Astronomie an der Johns Hopkins University in Baltimore. sagte in einer Erklärung.
"Das haben wir nicht erwartet", sagte Riess, der 2011 (zusammen mit Brian Schmidt und Saul Perlmutter) den Nobelpreis für Physik gewann, weil er Ende der neunziger Jahre zeigte, dass sich die Expansion des Universums beschleunigt. Es ist unklar, was diese überraschende Beschleunigung antreibt, aber viele Astronomen berufen sich auf eine mysteriöse, abstoßende Kraft namens dunkle Energie.
In der neuen Studie verwendeten Riess und seine Kollegen die Hubble-Weltraumteleskop Untersuchung von 70 variablen Cepheid-Sternen in der Large Magellanic Cloud (LMC), einer der Satellitengalaxien der Milchstraße. Cepheid-Variablen werden mit vorhersehbaren Raten dunkler und heller und sind daher "Standardkerzen", mit denen Astronomen Entfernungen berechnen können.
(Eine andere Art von Standardkerze, die als Typ-1a-Supernovae bekannten Sternexplosionen, ermöglicht es Wissenschaftlern, Entfernungen noch weiter in den Weltraum zu messen. Riess, Schmidt und Perlmutters Studien zu Typ-1a-Supernovae führten zu ihrer Nobelpreis-Entdeckung.)
Riess und sein Team nahmen auch Beobachtungen des Araucaria-Projekts auf, einer Zusammenarbeit von Forschern in den USA, Europa und Chile, die verschiedene LMC-Doppelsternsysteme untersuchten und dabei die Verdunkelung feststellten, die auftrat, wenn ein Stern vor seinem Nachbarn vorbeiging. Diese Arbeit lieferte zusätzliche Entfernungsmessungen und half dem Studienteam, das Verständnis der intrinsischen Helligkeit der Cepheiden zu verbessern.
Die Forscher verwendeten all diese Informationen, um die heutige Expansionsrate des Universums zu berechnen, einen Wert, der als Hubble-Konstantenach dem amerikanischen Astronomen Edwin Hubble. Die neue Zahl liegt bei 74,03 Kilometern pro Sekunde und Megaparsec. Ein Megaparsec entspricht ungefähr 3,26 Millionen Lichtjahren.
Die mit dieser Zahl verbundene Unsicherheit beträgt nur 1,9%, sagten die Forscher. Dies ist der niedrigste Unsicherheitswert, der bisher mit diesem Ansatz berechnet wurde - nach etwa 10% im Jahr 2001 und 5% im Jahr 2009.
Die "erwartete" Expansionsrate ist dagegen ungefähr 67,4 km pro Sekunde und Megaparsec. Diese projizierte Rate basiert auf Beobachtungen, die der europäische Planck-Satellit aus dem kosmischer Mikrowellenhintergrund - das Licht des Urknalls, der vor 13,82 Milliarden Jahren das Universum erschuf.
"Dies sind nicht nur zwei nicht übereinstimmende Experimente. Wir messen etwas grundlegend anderes", sagte Riess.
"Das eine ist ein Maß dafür, wie schnell sich das Universum heute ausdehnt, wie wir es sehen. Das andere ist eine Vorhersage, die auf der Physik des frühen Universums und auf Messungen darüber basiert, wie schnell es sich ausdehnen sollte", fügte er hinzu. "Wenn diese Werte nicht übereinstimmen, besteht eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit, dass wir etwas im kosmologischen Modell vermissen, das die beiden Epochen verbindet."
Die neue Studie wurde heute (25. April) in veröffentlicht Das astrophysikalische Journal. Sie können es kostenlos auf der Online-Preprint-Site lesen arXiv.org.
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