Seit fast einem Jahrhundert bemühen sich Astronomen, die Geschwindigkeit zu messen, mit der sich das Universum ausdehnt. Zwei Hauptmethoden wurden verwendet: eine basierend auf der Beobachtung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds, einem Überbleibsel des Urknalls, und die andere auf der Untersuchung naher Sterne und Galaxien. Diese Ansätze haben zu unterschiedlichen Schätzungen der Hubble-Konstante geführt, einem Schlüsselparameter, der die Expansion des Universums beschreibt. Sie hat sogar einen Namen: die Hubble-Spannung.
Diese Illustration der Frontansicht des James-Webb-Weltraumteleskops zeigt seinen Sonnenschutz und seine goldenen Spiegel.
NASA/ESA/CSA/Northrop Grumman
Das 2021 gestartete James-Webb-Weltraumteleskop bietet eine unübertroffene Präzision bei der Beobachtung entfernter Sterne. Dank seiner vierfach höheren Auflösung im Vergleich zu Hubble und seiner erhöhten Empfindlichkeit ermöglicht es die Analyse einzelner Sterne in entfernten Galaxien, wodurch die Unsicherheiten bei den Entfernungsmessungen reduziert werden.
Ein Team unter der Leitung von Wendy Freedman von der Universität Chicago hat die kombinierten Daten der Teleskope Hubble und James Webb verwendet, um die Hubble-Konstante mit der zweiten Methode neu zu berechnen. Ihre Studie ergab einen Wert von 70,4 km/s/Mpc mit einer Fehlerspanne von ±3 %. Diese Schätzung nähert sich der vom Planck-Satelliten erhaltenen von 67,4 km/s/Mpc für die erste Methode. Die Diskrepanz zwischen den beiden Methoden liegt an der Grenze des Kompatibilitätsintervalls.
Diese Annäherung deutet darauf hin, dass die zuvor beobachtete Abweichung auf systematische Fehler in früheren Messungen zurückzuführen sein könnte. Allerdings sind weitere Forschungen erforderlich, um diese Ergebnisse zu bestätigen.
Historisch wurde die Hubble-Konstante von Edwin Hubble im Jahr 1929 eingeführt und markierte einen bedeutenden Fortschritt in unserem Verständnis des expandierenden Universums. Seitdem ist die Verfeinerung ihres Wertes eine Priorität für Kosmologen, da sie direkt die Schätzungen des Alters und der Größe des Universums beeinflusst.
Das James-Webb-Teleskop spielt weiterhin eine entscheidende Rolle in dieser Suche. Seine zukünftigen Beobachtungen, insbesondere in Galaxienhaufen wie dem Coma-Haufen, könnten zusätzliche Daten liefern, um die Messung der Hubble-Konstante zu verfeinern und möglicherweise die anhaltende Spannung endgültig zu lösen.
In der Zwischenzeit stellt dieser Fortschritt einen bedeutenden Schritt hin zu einem besseren Verständnis des Universums und seiner Expansion dar.
Wie misst man die Expansion des Universums?
Die Expansion des Universums wird mit zwei Hauptmethoden gemessen. Die erste basiert auf der Analyse des kosmischen Mikrowellenhintergrunds, einem Restlicht des Urknalls. Diese Methode liefert ein Bild des Universums in seinen frühesten Momenten.
Die zweite Methode verwendet Entfernungsindikatoren wie Supernovae und rote Riesensterne. Durch den Vergleich ihrer intrinsischen Helligkeit mit ihrer scheinbaren Helligkeit können Wissenschaftler ihre Entfernung und damit die Expansionsgeschwindigkeit des Universums schätzen.
Diese Messungen erfordern Korrekturen, beispielsweise die Berücksichtigung von kosmischem Staub, der die wahrgenommene Helligkeit verändert. Technologische Fortschritte, wie sie das James-Webb-Teleskop bietet, verbessern die Genauigkeit erheblich.
Quelle: The Astrophysical Journal