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CHANDRA & XMM
Wird die Dunkle Energie stärker?
von Stefan Deiters
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31. Januar 2019

Die Dunkle Energie sorgt dafür, dass sich unser Universum beschleunigt ausdehnt. Sie wurde erst vor rund 20 Jahren durch die Beobachtung entfernter Supernova-Explosionen entdeckt. Bislang hielt man die Dunkle Energie für konstant, jetzt deuten neue Beobachtungen darauf hin, dass sie mit der Zeit stärker wird. Für das Verständnis der Entwicklung des Universums könnte dies fundamental sein.

PSS 0133+0400

Der Quasar PSS 0133+0400 in einer Aufnahme des Röntgenteleskops Chandra. Bild: NASA /CXC /Universität von Florenz / G. Risaliti & E. Lusso [Großansicht]

Schon längere Zeit ist bekannt, dass unser Universum zum größten Teil aus etwa besteht, was wir nicht kennen: der Dunklen Materie. Ihre Existenz wird benötigt, um beispielsweise die beobachtete Rotation von Galaxien erklären zu können. Vor rund 20 Jahren kam nun eine weitere dunkle Komponente hinzu: die Dunkle Energie. Sie sorgt dafür, dass sich unser Universum beschleunigt ausdehnt. Man hatte sie durch die Beobachtung entfernter Supernova-Explosionen nachgewiesen, eine Entdeckung, die 2011 auch mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet wurde.

In den meisten Studien wird diese Dunkle Energie als eine Art "kosmologischer Konstante" angenommen, sie sollte als - unabhängig von Zeit und Ort - immer den gleichen Wert aufweisen. Doch genau daran kommen nun Zweifel auf. Grund ist ein neues Verfahren, durch dass sich die Distanz zu weit entfernten Quasaren besser bestimmen lässt als bisher. Quasare sind die hellen Zentren von aktiven Galaxien und lassen sich auch noch in deutlich größerer Entfernung beobachten, als es für Supernova-Explosionen möglich ist.

Mithilfe dieser neuen Quasar-Entfernungen haben Guido Risalti von der Universität im italienischen Florenz und Elisabeta Lusso von der Durham University in Großbritannien nun die Expansionsrate des Universums bis in eine viel größere Entfernung und damit bis in eine deutlich frühere Epoche der Entwicklung des Universums bestimmt. So lieferten die Daten des amerikanischen Röntgenteleskops Chandra und des europäischen Röntgenteleskops XMM-Newton Entfernungen für Quasare, die wir in einer Zeit sehen, in der das Universum nur zwischen 1,1 und 2,3 Milliarden Jahre alt ist. Das aktuelle Alter des Universums beträgt 13,8 Milliarden Jahre.

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"Wir haben Quasare nur rund eine Milliarde Jahre nach dem Urknall beobachtet und stellten fest, dass die Expansionsrate des Universums bis in die heutige Zeit größer ist, als wir das erwartet hatten", erklärt Risaliti. "Das könnte bedeuten, dass die Dunkle Energie mit zunehmendem Alter des Universums stärker wird."

Das neue Verfahren nutzt Röntgen- und Ultraviolett-Beobachtungen der entfernten Quasare und macht sich eine bestimmte Korrelation der in den beiden Wellenlängenbereichen ausgesandten Strahlung zunutze, um die Entfernungen zu bestimmen. Für die Ultraviolettdaten verwendeten Risalti und Lusso Material des Sloan Digital Sky Survey. Insgesamt wurden 1598 Quasare betrachtet, mit dem Ergebnis, dass die Dunkle Energie mit der Zeit zunimmt.

"Da es sich hier um ein neues Verfahren handelt, haben wir besonders viel Wert darauf gelegt, sicherzustellen, dass wir durch die Methode auch zuverlässige Ergebnisse erhalten", unterstreicht Lusso. "Wir haben gezeigt, dass unser Verfahren die gleichen Resultate liefert, wie Supernova-Messungen über die vergangenen neun Milliarden Jahre. Und das macht uns zuversichtlich, dass das Ergebnis auch für die Zeit davor stimmt."

Bestätigen sich die Funde von Risalti und Lusso, würde dies bedeuten, dass die Dunkle Energie keiner kosmologischen Konstante entspricht. Eventuell könnte dies erklären helfen, warum etwa der Wert für die Hubble-Konstante, also der Expansionsrate des Universums, der im lokalen Universum gemessen wird, ein wenig von dem Wert abweicht, der sich aus den Daten über die kosmische Hintergrundstrahlung ergibt.

Risalti und Lussa planen noch weitere Chandra-Beobachtungen von Quasaren in ihre Analyse einzubeziehen, um das Verfahren auch für einen noch größeren Bereich an Entfernungen auf den Prüfstand zu stellen. Die aktuellen Resultate wurden in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht. 

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siehe auch
Physik-Nobelpreis: Das beschleunigt expandierende Universum - 4. Oktober 2011
Dunkle Energie: Direkter Beweis für Dunkle Energie? - 4. August 2008
Dunkle Energie: Getrübter Blick auf Supernovae? - 3. März 2008
Kosmologie: Expansion durch Dunkle Energie bestätigt - 1. Februar 2008
Kosmologie: Ist die Dunkle Energie konstant? - 15. Oktober 2007
Kosmologie: Entdecker der Dunklen Energie ausgezeichnet - 20. Juli 2007
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Chandra X-ray Observatory
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