Unsere Galaxie befindet sich in einer riesigen Blase, in der es wenig Materie gibt

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Wir leben vielleicht in einer Blase. Aber das ist kaum das Seltsamste, was Sie über unser Universum gehört haben. Nun ist unter den unzähligen Theorien und Hypothesen eine weitere aufgetaucht. Die neue Studie ist ein Versuch, eines der schwierigsten Rätsel der modernen Physik zu lösen: Warum machen unsere Messungen der Expansionsgeschwindigkeit des Universums keinen Sinn?

Laut den Autoren des Artikels ist die einfachste Erklärung, dass sich unsere Galaxie in einer Region mit geringer Dichte des Universums befindet – was bedeutet, dass der größte Teil des Raums, den wir durch Teleskope klar sehen können, Teil einer riesigen Blase ist. Und diese Anomalie, schreiben die Forscher, wird wahrscheinlich die Messungen der Hubble-Konstanten stören - die Konstante, die verwendet wird, um die Expansion des Universums zu beschreiben.

Wie hat sich das Universum entwickelt?

Versuchen Sie sich vorzustellen, wie die Blase auf der Skala des Universums aussehen würde. Dies ist ziemlich schwierig, da der größte Teil des Weltraums Weltraum ist, mit einer Handvoll Galaxien und Sternen, die in der Leere verstreut sind. Aber genau wie in den Regionen des beobachtbaren Universums, in denen Materie dicht gehäuft ist oder im Gegenteil weit voneinander entfernt liegt, versammeln sich Sterne und Galaxien mit unterschiedlicher Dichte in verschiedenen Teilen des Kosmos.

Hintergrundstrahlung (oder kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung) - diese Wärmestrahlung, die im frühen Universum gebildet wurde und es gleichmäßig füllt - ermöglicht es Wissenschaftlern, die gleichmäßige Temperatur des Universums um uns herum mit nahezu perfekter Genauigkeit zu bestimmen. Heute wissen wir, dass diese Temperatur 2,7 K beträgt (Kelvin ist eine Temperaturskala, bei der 0 Grad der absolute Nullpunkt ist). Bei genauerer Betrachtung erkennt man laut Space.com jedoch kleine Schwankungen dieser Temperatur. Modelle der Entwicklung des Universums im Laufe der Zeit legen nahe, dass diese winzigen Inkonsistenzen schließlich mehr oder weniger dichte Regionen des Weltraums hervorbringen würden. Und diese Art von Regionen mit niedriger Dichte würden mehr als ausreichen, um die Messungen der Hubble-Konstanten so zu verzerren, wie es jetzt passiert.

Absoluter Nullpunkt ist ein Begriff, der das vollständige Anhalten der Bewegung von Molekülen bedeutet. Absolute Nulltemperaturen können nicht erreicht werden. 1995 versuchten Eric Cornell und Carl Wiemann dies, doch als die Rubidiumatome abgekühlt wurden, gelang ihnen das nicht. Deshalb hat die Einheit der Temperaturänderung in Kelvin keine negativen Werte.

Wie wird die Hubble-Konstante gemessen?

Heutzutage gibt es zwei Hauptmethoden, um die Hubble-Konstante zu messen. Einer basiert auf extrem genauen Messungen des CMB, der seit seiner Entstehung kurz nach dem Urknall in unserem gesamten Universum einheitlich zu sein scheint. Ein anderer Weg basiert auf Supernovae und pulsierenden veränderlichen Sternen in nahegelegenen Galaxien, die als Cepheiden bekannt sind. Denken Sie daran, dass Cepheiden und Supernovae Eigenschaften haben, die es ermöglichen, genau zu bestimmen, wie weit sie von der Erde entfernt sind und mit welcher Geschwindigkeit sie sich von uns entfernen. Astronomen haben damit eine „Entfernungsleiter“zu verschiedenen Orientierungspunkten im beobachtbaren Universum gebaut. Dieselbe „Leiter“wurde von Wissenschaftlern verwendet, um die Hubble-Konstante abzuleiten. Aber als die Messungen von Cepheiden und CMB in den letzten zehn Jahren genauer wurden, wurde klar, dass die Daten nicht konvergieren. Und das Vorhandensein unterschiedlicher Antworten bedeutet normalerweise, dass wir etwas nicht wissen.

Es geht also nicht nur darum, die aktuelle Expansionsrate des Universums zu verstehen, sondern auch zu verstehen, wie sich das Universum entwickelt und expandiert und was die ganze Zeit mit der Raumzeit passiert.

Galaxien in einer Blase

Einige Physiker glauben, dass es eine Art "neue Physik" gibt, die das Ungleichgewicht bestimmt - etwas im Universum, das wir nicht verstehen und das der Grund für das unerwartete Verhalten von Weltraumobjekten ist. Laut Studienautor Lucas Lombrizer wäre eine neue Physik eine sehr spannende Lösung für die Hubble-Konstante, aber sie impliziert normalerweise ein komplexeres Modell, das klare Beweise erfordert und durch unabhängige Messungen untermauert werden muss. Andere Wissenschaftler glauben, dass das Problem in unseren Berechnungen liegt.

Die Lösung, die in einem neuen Artikel, der im April 2020 in Physics Letters B veröffentlicht werden soll, vorgeschlagen wird, besteht darin, anzunehmen, dass sich unsere gesamte Galaxie sowie mehrere Tausend benachbarte Galaxien in einer Blase befinden, in der es wenig Materie gibt – Sterne, Gas und Staub Wolken. Eine Blase mit einem Durchmesser von 250 Millionen Lichtjahren, die etwa die Hälfte der Dichte des restlichen Universums enthält, könnte laut dem Autor der Studie unterschiedliche Zahlen für die Expansionsrate des Universums in Einklang bringen.