In der Kosmologie ist etwas los, das uns zwingen könnte, einige Lehrbücher neu zu schreiben. Es dreht sich alles um die Messung der Expansion des Universums, was offensichtlich ein ziemlich wichtiger Teil unseres Verständnisses des Kosmos ist.
Die Expansion des Universums wird durch zwei Dinge reguliert: Dunkle Energie und Dunkle Materie. Sie sind wie das Yin und Yang des Kosmos. Man treibt die Expansion an, während man die Expansion bremst. Dunkle Energie treibt das Universum dazu, sich kontinuierlich auszudehnen, während Dunkle Materie die Schwerkraft liefert, die diese Ausdehnung verzögert. Und bis jetzt schien Dunkle Energie eine konstante Kraft zu sein, die niemals schwankt.
Wie ist das bekannt? Nun, der Cosmic Microwave Background (CMB) ist eine Möglichkeit, die Expansion zu messen. Das CMB ist wie ein Echo aus den frühen Tagen des Universums. Dies sind die Beweise, die von dem Moment an etwa 380.000 Jahre nach dem Urknall zurückgelassen wurden, als sich die Expansionsrate des Universums stabilisierte. Das CMB ist die Quelle für das meiste, was wir über Dunkle Energie und Dunkle Materie wissen. (Sie können die CMB selbst hören, indem Sie ein Haushaltsradio einschalten und die statische Aufladung einstellen. Ein kleiner Prozentsatz dieser statischen Aufladung stammt von der CMB. Es ist, als würden Sie das Echo des Urknalls hören.)
Der CMB wurde ziemlich gründlich gemessen und untersucht, insbesondere vom Planck-Observatorium der ESA und von der Wilkinson-Mikrowellenanisotropiesonde (WMAP). Insbesondere der Planck hat uns eine Momentaufnahme des frühen Universums gegeben, die es Kosmologen ermöglicht hat, die Expansion des Universums vorherzusagen. Unser Verständnis der Expansion des Universums beruht jedoch nicht nur auf dem Studium der CMB, sondern auch auf der Hubble-Konstante.
Die Hubble-Konstante ist nach Edwin Hubble benannt, einem amerikanischen Astronomen, der beobachtete, dass die Expansionsgeschwindigkeit von Galaxien durch ihre Rotverschiebung bestätigt werden kann. Hubble beobachtete auch variable Cepheid-Sterne, eine Art Standardkerze, mit der wir die Entfernungen zwischen Galaxien zuverlässig messen können. Die Kombination der beiden Beobachtungen, der Geschwindigkeit und der Entfernung, ergab ein Maß für die Expansion des Universums.
Wir hatten also zwei Möglichkeiten, die Expansion des Universums zu messen, und sie stimmen größtenteils überein. Es gab Diskrepanzen zwischen den beiden Prozentpunkten, aber das lag im Bereich der Messfehler.
Aber jetzt hat sich etwas geändert.
In einem neuen Artikel haben Dr. Adam Riess von der Johns Hopkins University und sein Team über eine strengere Messung der Expansion des Universums berichtet. Riess und sein Team verwendeten das Hubble-Weltraumteleskop, um 18 Standardkerzen in ihren Wirtsgalaxien zu beobachten, und haben die Unsicherheit verringert, die früheren Studien mit Standardkerzen innewohnt.
Das Ergebnis dieser genaueren Messung ist, dass die Hubble-Konstante verfeinert wurde. Und das hat wiederum den Unterschied zwischen den beiden Arten der Messung der Expansion des Universums vergrößert. Die Lücke zwischen dem, was die Hubble-Konstante uns sagt, ist die Expansionsrate und dem, was der CMB, gemessen vom Planck-Raumschiff, sagt, ist die Expansionsrate, beträgt jetzt 8%. Und 8% sind eine zu große Diskrepanz, um als Messfehler erklärt zu werden.
Die Folge davon ist, dass wir möglicherweise unser Standardmodell der Kosmologie überarbeiten müssen, um dies irgendwie zu berücksichtigen. Und im Moment können wir nur raten, was möglicherweise geändert werden muss. Es gibt jedoch mindestens ein paar Kandidaten.
Es könnte sich um Dunkle Materie drehen und wie sie sich verhält. Es ist möglich, dass Dunkle Materie von einer Kraft im Universum beeinflusst wird, die auf nichts anderes einwirkt. Da so wenig über Dunkle Materie bekannt ist und der Name selbst kaum mehr als ein Platzhalter für etwas ist, über das wir fast nichts wissen, könnte es das sein.
Oder es könnte etwas mit Dunkler Energie zu tun haben. Auch sein Name ist eigentlich nur ein Platzhalter für etwas, von dem wir fast nichts wissen. Vielleicht ist die Dunkle Energie nicht konstant, wie wir gedacht haben, sondern ändert sich im Laufe der Zeit, um jetzt stärker zu werden als in der Vergangenheit. Das könnte die Diskrepanz erklären.
Eine dritte Möglichkeit besteht darin, dass Standardkerzen nicht die verlässlichen Indikatoren für die Entfernung sind, die wir für sie gehalten haben. Wir haben unsere Messungen von Standardkerzen bereits verfeinert, vielleicht werden wir es wieder tun.
Wo dies alles hinführt, ist an dieser Stelle spekulativ. Die Expansionsrate des Universums hat sich zuvor geändert; Vor etwa 7,5 Milliarden Jahren beschleunigte es sich. Vielleicht ändert es sich gerade in unserer Zeit wieder. Da die Dunkle Energie den sogenannten leeren Raum einnimmt, wird mit fortschreitender Expansion möglicherweise mehr davon erzeugt. Vielleicht erreichen wir einen anderen Wendepunkt.
Sicher ist nur, dass es ein Rätsel ist. Eine, die wir verstehen wollen.
