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HUBBLE
Unabhängige Bestätigung für dunkle Energie
Redaktion / Pressemitteilung der Universität Bonn
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25. März 2010

Dank einer der wohl umfangreichsten Auswertungen von Hubble-Beobachtungen hat ein internationales Astronomenteam jetzt eine unabhängige Bestätigung für die beschleunigte Ausdehnung des Universums gefunden. Die Wissenschaftler nahmen dazu 575 Fotografien unter die Lupe, auf denen rund 446.000 Galaxien zu erkennen waren. Für 194.000 davon konnte die Entfernung bestimmt werden.

COSMOS-Feld

Grafische Darstellung der Materieverteilung im so genannten COSMOS-Feld. Bild: NASA, ESA, P. Simon (Universität Bonn/Universität Edinburgh) und T. Schrabback (Leiden Observatorium) [Großansicht]

Als Einstein seine Allgemeine Relativitätstheorie entwickelte, ging man noch davon aus, dass das Universum statisch ist, sich also nicht ausdehnt - eine Annahme, die zunächst im Widerspruch zur neuen Theorie stand. Der große Physiker fügte daraufhin eine "kosmologische Konstante" in seine Gleichungen ein, um diese Ungereimtheit dadurch zu beseitigen. Als sich später herausstellte, dass sich das Universum doch ausdehnt, soll er diese als seinen "größten Irrtum" bezeichnet haben.

Vielleicht war er mit diesem Urteil aber etwas voreilig: Eine internationale Studie unter Beteiligung der Universität Bonn liefert nun eine weitere, unabhängige Bestätigung für eine beschleunigte Ausdehnung des Universums. Die Astronomen machen dafür in der Regel eine mysteriöse dunkle Energie verantwortlich, deren Effekt verblüffend Einsteins kosmologischer Konstante ähnelt.

Die Wissenschaftler hatten insgesamt 575 Fotografien einer bestimmten Region des Himmels ausgewertet, die vom Weltraumteleskop Hubble aufgenommen worden waren. Aus den Aufnahmen konnten sie ein extrem detailliertes Gesamtbild zusammensetzen. Die Aufnahme, die so in gut 1.000 Beobachtungsstunden entstand, enthält rund 446.000 Galaxien. Durch erdgebundene Teleskope konnten die Forscher bei 194.000 von ihnen die Entfernung bestimmen. "Diese Zahlen sind beispiellos", betont der Leiter der Studie Dr. Tim Schrabback von der Universität Leiden. "Noch wichtiger ist aber die Fülle von Informationen, die wir daraus über unsichtbare Strukturen in unserem Universum gewinnen konnten. Sie erlauben unter anderem den Schluss, dass Einstein wohl doch Recht hatte."

Die "Allgemeine Relativitätstheorie" des Physikers hatte in ihrer ursprünglichen Form vorausgesagt, dass sich das Universum entweder ausdehne oder zusammenziehe. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts galt unser All aber als statisch. Einstein hatte daraufhin eine "kosmologische Konstante" in seine Gleichungen eingefügt. Später hatte Edwin Hubble nachgewiesen, dass das Universum in der Tat expandiert. Einstein hatte seine Konstante daraufhin verworfen.

Mittlerweile ist die kosmologische Konstante wieder auferstanden - und zwar in Form der rätselhaften dunklen Energie. "Wenn man einen Stein in die Luft wirft, wird er durch die Erdanziehung abgebremst, bis er wieder zurückfällt", erläutert Dr. Patrick Simon von der Universität Edinburgh, einer der Koautoren der Studie. "Unser Universum dehnt sich dagegen immer weiter aus, und das auch noch mit zunehmender Geschwindigkeit. Erklären lässt sich dieser Effekt mit der dunklen Energie, die die Galaxien immer mehr auseinander treibt. Unsere Messungen liefern eine neue Bestätigung dieses Konzepts."

Die Hubble-Daten dürften auch mehr über die so genannte dunkle Materie verraten - das ist das zweite große Rätsel, das die Astronomen umtreibt. Schon seit den 1930 Jahren vermuten Forscher, dass es neben der sichtbaren auch noch jede Menge unsichtbare Materie im All geben muss. Beispielsweise rotieren Galaxien so schnell, dass die Sterne in ihnen eigentlich aufgrund der Fliehkraft auseinander getrieben werden müssten. Die dunkle Materie dient möglicherweise als "Sternenkitt": Ihre Masseanziehung hält die Galaxien zusammen.

Die dunkle Materie verrät sich einzig und allein durch die Gravitationskräfte, die von ihr ausgehen. Wie kann man sie also "sehen"? Die Wissenschaftler nutzten dazu den so genannten Gravitationslinsen-Effekt, der übrigens auch schon von Einstein vorhergesagt worden war. Nach seiner Relativitätstheorie lenken die Gravitationskräfte Lichtstrahlen leicht ab - ähnlich wie eine Linse. "Die Auswirkungen dieser Lichtablenkung können wir messen und daraus herleiten, wie die dunkle Materie im All genau verteilt ist", erklärt Dr. Jan Hartlap vom Argelander-Institut für Astronomie der Uni Bonn. "Mit Hilfe der Abstandsdaten aus erdgebundenen Beobachtungen konnten wir so auch Informationen über die dreidimensionale Verteilung der dunklen Materie errechnen."

Das Team berichtet über die Resultate in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics.

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Links im WWW
Argelander-Institut für Astronomie
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
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