Schlagwort: Dunkle Energie

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Nobelpreis für ein seltsames Universum

In der Mitte leuchtet ein helles Galaxienzentrum, das von viel Staub umgeben ist. Wir sehen die Galaxie schräg von der Seite. Vorne verläuft ein breiter Staubwulst, der die Galaxie vorne verdeckt.

Credit: High-Z Supernova Search Team, HST, NASA

Vor dreizehn Jahren wurden erstmals Ergebnisse präsentiert, die zeigen, dass die meiste Energie in unserem Universum nicht in Sternen oder Galaxien steckt. Stattdessen ist sie an den Raum selbst gebunden. In der Kosmologie heißt das: Die Beobachtungen ferner Supernovae lassen auf eine große kosmologische Konstante schließen.

Vorschläge einer kosmologischen Konstante (Lambda) sind nicht neu. Es gibt sie seit Beginn der modernen relativistischen Kosmologie. Diese Vorschläge waren jedoch unter Astronomen* meist nicht sehr beliebt: Lambda ist den bekannten Komponenten des Universums sehr unähnlich, Lambdas Wert schien durch andere Beobachtungen begrenzt und schließlich konnten schon vorher Kosmologien, die weniger seltsam waren, die beobachteten Daten auch ohne Lambda gut erklären.

Interessant ist dabei die anscheinend direkte und zuverlässige Methode der Beobachtungen sowie der gute Ruf der Forschenden, welche die Untersuchungen leiteten. Im Lauf der letzten dreizehn Jahre sammelten unabhängige Gruppen von Astronominnen* weiterhin Daten, welche die Existenz Dunkler Energie und das verwirrende Ergebnis einer derzeit beschleunigten Expansion des Universums anscheinend bestätigten.

Dieses Jahr wurden die Leiter dieser Gruppen für ihre Arbeit mit dem Physiknobelpreis ausgezeichnet. Eine dieser Gruppen nahm dieses Bild der Supernova SN 1994D auf, die 1994 am äußeren Rand der Spiralgalaxie NGC 4526 beobachtet wurde.

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NGC 5584: Das Universum vergrößern

Bildfüllend ist eine Spiralgalaxie mit losen, zerfledderten Spiralarmen abgebildet, in denen sich Büschel aus blauen jungen Sternhaufen befinden. Das Zentrum in der Mitte wirkt relativ klein.

Credit: NASA, ESA, A. Riess (STScI/JHU), L. Macri (Texas A und M Univ.) et al., Hubble-Vermächtnis (STScI/AURA)

Beschreibung:  Die große, schöne Galaxie NGC 5548 hat einen Durchmesser von mehr als 50.000 Lichtjahren. Sie ist 72 Millionen Lichtjahre entfernt und steht im Sternbild Jungfrau (Virgo). Die lose gewundenen Spiralarme des Inseluniversums enthalten viele junge Sternhaufen und dunkle Staubbahnen.

Doch NGC 5548 ist für Astronominnen und Astronomen nicht bloß eine weitere hübsche, von oben sichtbare Spiralgalaxie. NGC 5548 enthält etwa 250 veränderliche Sterne, sogenannte Cepheiden. Außerdem explodierte dort kürzlich eine Supernova vom Typ Ia. Cepheiden und Typ-Ia-Supernovae sind Schlüsselobjekte der astronomischen Entfernungsbestimmung.

NGC 5548 ist eine von acht Galaxien einer neuen Studie, bei der anhand zusätzlicher Beobachtungsdaten des Weltraumteleskops Hubble die Bestimmung der Hubble-Konstante – die Expansionsrate des Universums – verbessert werden soll.

Die Ergebnisse der Studie stärken die Theorie, dass tatsächlich Dunkle Energie für die beschleunigte Ausdehnung des Universums verantwortlich ist. Dies schwächt Modelle, in denen die beobachtete Beschleunigung ohne die geheimnisvolle Dunkle Energie erklärt wird. Viele der kleinen, rötlichen Flecken auf diesem scharfen Hubble-Bild von NGC 5548 sind weiter entfernte Galaxien.

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Eine Kraft aus dem leeren Raum: der Casimir-Effekt

Mitten im Bild ist eine fast perfekt glatte Kugel abgebildet. Links ist eine gezähnte Kante einer Platte, unter der Kugel sind weich wirkende Wellen mit Löchern.

Credit und Bildrechte: Umar Mohideen (U. California at Riverside)

Beschreibung: Diese winzige Kugel liefert den Hinweis, dass das Universum ewig expandieren wird. Die Kugel mit einem Durchmesser von wenig mehr als einem Zehntelmillimeter bewegt sich auf eine glatte Platte zu – als Reaktion auf Energieschwankungen im Vakuum des leeren Raumes.

Die Anziehungskraft wird als Casimir-Effekt bezeichnet. Sie ist nach ihrem Entdecker benannt, der vor 55 Jahren zu verstehen versuchte, warum sich zähe Flüssigkeiten wie Mayonnaise so langsam bewegen.

Heute gibt es Hinweise, dass ein Großteil der Energiedichte im Universum eine unbekannte Form hat, die als Dunkle Energie bezeichnet wird. Form und Entstehung der Dunklen Energie sind fast gänzlich unbekannt. Die Dunkle Energie wurde im Zusammenhang mit Vakuumfluktuation vorhergesagt, ähnlich wie der Casimir-Effekt. Dunkle Energie entsteht durch den Raum selbst.

Die gewaltige geheimnisvolle Dunkle Energie treibt anscheinend die gesamte Materie durch Gravitation auseinander. Daher dehnt sich das Universum vermutlich bis in alle Ewigkeit aus. Ein Hauptziel der Forschung ist, die Vakuumfluktuation zu verstehen, nicht nur um unser Universum besser erklären zu können, sondern auch um zu verhindern, dass mechanische Mikro-Maschinenteile aneinander kleben.

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Hinweise auf einen riesigen Hohlraum im fernen Universum

Ganz links sind zwei Bilder, das obere zeigt eine Raumsonde, das untere Radioteleskope. Davor ist eine grüne Scheibe mit einer blauen Struktur. Von dieser geht ein grauer Trichter nach rechts, die gefasert ist. In der Mitte ist eine dunkle Stelle. Rechts endet der Trichter mit einer grünen Scheibe, die blaue, rote und gelbe Flecken hat.

Illustrationscredit: Bill Saxton, U. Minnesota, NRAO, AUI, NSF NASA

Wie entstand diese schier unermessliche Leere im Universum? Niemand weiß das genau. Das Ausmaß der Leere wird auf eine Milliarde Lichtjahre geschätzt, doch auch das wird noch untersucht. Diese Leere ist kein Loch im Raum wie etwa ein Schwarzes Loch. Es ist eher eine riesige Region im Universum, die fast frei von normaler (baryonscher) Materie und sogar Dunkle Materie ist. Vermutlich enthält sie jedoch Dunkle Energie. Offenbar ist sie auch lichtdurchlässig.

Die Existenz dieses Hohlraums wurde vorhergesagt. Es gab Vermutungen, warum es auf der Karte von WMAP ungewöhnlich kalte Stellen gibt. WMAP ist eine Sonde, sie kartierte die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung (CMB). Eine Möglichkeit ist, dass diese CMB-Region nicht wirklich kalt ist, sondern dass das Licht an dieser Stelle auf irgendeine Weise weniger stark rotverschoben ist, als es eigentlich sein müsste.

Wir kennen auch andere Hohlräume im Universum. Doch diese Leere übt anscheinend eine ungewöhnliche Anziehung durch Gravitation aus. Sie ist also vermutlich die größte solche Stelle im ganzen sichtbaren Universum. Kürzlich zeigte sich, dass man zwischen der Erde und dieser kalten Stelle ungewöhnlich wenige kosmische Radioquellen im CMB findet. So kam es dazu, dass diese riesige Leere vermutet wurde. Die künstlerische Darstellung oben zeigt die riesige kosmische Leere.

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