Wie kann sich das Universum mit zwei unterschiedlichen Geschwindigkeiten ausdehnen? Dieses Rätsel, bekannt als Hubble-Spannung, beschäftigt Astronomen seit mehreren Jahren.
Der Ursprung dieser Spannung liegt in der Diskrepanz zwischen zwei Berechnungsmethoden. Die erste, basierend auf der Beobachtung von Sternexplosionen im relativ nahen Universum, liefert einen bestimmten Wert für die Expansionsrate. Die zweite, die sich auf die Analyse des alten Kosmos mittels der kosmischen Hintergrundstrahlung stützt, liefert einen anderen, deutlich niedrigeren Wert. Dieser anhaltende Unterschied lässt vermuten, dass in unserer Erzählung der kosmischen Entwicklung möglicherweise ein Element fehlt.
Eine Illustration, die die Emission von Gravitationswellen bei der Kollision von Schwarzen Löchern zeigt.
Bildnachweis: Deborah Ferguson, Karan Jani, Deirdre Shoemaker, Pablo Laguna, Georgia Tech, MAYA Collaboration Ein Forscherteam schlägt nun einen neuen Ansatz vor: die Nutzung von Gravitationswellen. Diese Schwingungen der Raumzeit, von Einstein vorhergesagt und 2015 experimentell bestätigt, entstehen bei Kollisionen sehr massereicher Objekte wie Schwarzer Löcher. Sie könnten eine neue, unabhängige Messung der Expansionsrate ermöglichen.
Dieser Ansatz, "stochastische Sirene" genannt, konzentriert sich auf das kontinuierliche Hintergrundrauschen von Gravitationswellen, ein kosmisches Durcheinander, das durch die Überlagerung aller Verschmelzungen Schwarzer Löcher in der Geschichte des Universums entsteht. Die Untersuchung dieses Signals ermöglicht es, die Dichte dieser Ereignisse abzuschätzen und daraus einen Wert für die Hubble-Konstante abzuleiten.
Bislang fehlt es aktuellen Detektoren wie LIGO und Virgo noch an der nötigen Empfindlichkeit, um diesen Hintergrund klar zu isolieren. Vorläufige Analysen der Daten scheinen jedoch Werte nahezulegen, die mit der höheren Expansionsrate übereinstimmen. Diese Tendenz motiviert die Entwicklung von leistungsfähigeren Instrumenten der dritten Generation.
In den kommenden Jahren könnte diese Methode somit eine robuste Messung liefern und dazu beitragen, zwischen den beiden Lagern der Hubble-Spannung zu entscheiden. Selbst wenn sich ein Lager durch "zwei gegen eine" Methode durchsetzt, bleibt jedoch noch zu verstehen, warum die andere Methode abweichende Messwerte liefert.
Diese Arbeit, veröffentlicht in der Zeitschrift
Physical Review Letters, stellt somit einen ermutigenden Fortschritt für das Gebiet der Kosmologie dar.
Quelle: Physical Review Letters