Eine Illustration, die Galaxien zeigt, die das Gefüge der Raumzeit in einem expandierenden Universum krümmen. Eine neue Theorie legt nahe, dass die kosmische Expansion keine Konstante sein könnte und sich plötzlich umkehren könnte.
Quelle: NASA/JPL-Caltech
Das Standardmodell der Entwicklung des Universums, genannt ΛCDM, basiert auf zwei Säulen: der dunklen Energie und der kalten dunklen Materie. Dieses Modell hat viele Beobachtungen erklärt, wie die Struktur von Galaxien und den kosmischen Mikrowellenhintergrund. Jüngste Spannungen, insbesondere bei der Hubble-Konstante und der Messung der Materiedichte, stellen jedoch seine Gültigkeit in Frage.
Eine der Hypothesen zur Lösung dieser Spannungen ist, dass die dunkle Energie dynamischer sein könnte als bisher angenommen. Im Gegensatz zur Idee einer unveränderlichen kosmologischen Konstante schlagen einige Forscher vor, dass die dunkle Energie einen Phasenübergang durchlaufen hat, von einer Phase der Verlangsamung zu einer Phase der Beschleunigung der Expansion des Universums.
In einer aktuellen Studie hat ein Team von Forschern eine noch radikalere Version dieser Idee untersucht. Sie schlagen vor, dass die dunkle Energie nicht nur ihr Vorzeichen ändern, sondern auch ihre Stärke variieren könnte, was zu einer Beschleunigung oder Verlangsamung des Universums führen würde. Dieser Vorschlag, obwohl spekulativ, könnte einige der beobachteten Spannungen erklären.
Um ihr Modell zu testen, verwendeten die Forscher mehrere Datensätze, darunter Messungen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds durch den Satelliten Planck, baryonische akustische Oszillationen und Beobachtungen von Supernovae. Ihr Modell scheint einige der Spannungen abzuschwächen und bietet einen vielversprechenden Ansatz für zukünftige Forschungen.
Allerdings räumen die Autoren ein, dass ihr Modell noch nicht in einer bekannten Physik verankert ist. Es handelt sich eher um eine theoretische Exploration, die darauf abzielt, neue Ideen über die Natur der dunklen Energie anzuregen. Dieser Ansatz könnte Theoretiker dazu anregen, Mechanismen vorzuschlagen, die erklären, wie ein solcher Übergang stattfinden könnte.
Wie auch immer, diese Studie unterstreicht, dass unser Verständnis des Universums, und insbesondere der dunklen Energie, noch lange nicht vollständig ist. Zukünftige Beobachtungen, insbesondere die des James Webb-Weltraumteleskops, könnten Antworten auf diese grundlegenden Fragen liefern.
Was ist dunkle Energie?
Dunkle Energie ist eine hypothetische Form von Energie, die etwa 68 % des Universums ausmacht. Sie ist für die Beschleunigung der kosmischen Expansion verantwortlich, ein Phänomen, das Ende der 1990er Jahre durch die Beobachtung entfernter Supernovae entdeckt wurde.
Im Gegensatz zur dunklen Materie, die eine anziehende Gravitationskraft ausübt, scheint die dunkle Energie wie eine abstoßende Kraft zu wirken. Ihr Ursprung und ihre genaue Natur bleiben eines der größten Rätsel der modernen Kosmologie.
Wissenschaftler erwägen mehrere Theorien, um die dunkle Energie zu erklären, von einer kosmologischen Konstante, wie sie von Einstein vorgeschlagen wurde, bis hin zu dynamischen Skalarfeldern. Jede dieser Theorien hat tiefgreifende Auswirkungen auf das ultimative Schicksal des Universums.
Was ist die Hubble-Spannung?
Die Hubble-Spannung bezeichnet eine Diskrepanz bei den Messungen der Expansionsgeschwindigkeit des Universums, der sogenannten Hubble-Konstante. Beobachtungen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds, die auf das junge Universum zurückgehen, ergeben einen niedrigeren Wert als die Untersuchung von Supernovae im nahen Universum.
Diese Diskrepanz könnte darauf hindeuten, dass unser Verständnis der kosmologischen Physik unvollständig ist. Sie hat zahlreiche Hypothesen hervorgerufen, von neuen Formen der dunklen Energie bis hin zu systematischen Fehlern in den Messungen.
Die Lösung dieser Spannung ist wichtig, um unser kosmologisches Modell zu verfeinern. Zukünftige Weltraummissionen wie das Euclid-Teleskop könnten genauere Daten liefern, um diese Frage zu klären.