Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Spurensuche im kosmischen Netz

31.01.2008
Astronomen ergründen, warum die Welt nicht zusammenhält

Das Universum dehnt sich aus - und wird dabei immer schneller. Über die Ursache dieser beschleunigten Expansion rätseln die Forscher seit deren Entdeckung vor zehn Jahren. Treibt eine geheimnisvolle Dunkle Energie das All auseinander? Oder stimmt gar die Gravitationstheorie nicht? Ein internationales Team hat jetzt die Verteilung und die Eigenbewegungen Tausender weit entfernter Galaxien gemessen. Diese Methode entpuppt sich als Prüfstein für die Modelle der kosmischen Expansion (Nature, 31. Januar 2008).


Weltall in Bewegung: Diese Computersimulation zeigt, wie Galaxien zu einem massiven Superhaufen verklumpen. Die gelben Nadeln sind Geschwindigkeitsvektoren und verdeutlichen die Zunahme der Schwerkraft, die von der feinen Balance von Dunkler Materie, Dunkler Energie und der Expansion des Universums abhängt. Bild: MPI für Astrophysik/Klaus Dolag

Die Astronomen unter Leitung von Luigi Guzzo, Gastwissenschaftler an den Max-Planck-Instituten für extraterrestrische Physik und für Astrophysik in Garching, haben Milchstraßensysteme in einem Raum von 25 Millionen Kubiklichtjahren unter die Lupe genommen und dabei mehr als 13.000 Spektren von Galaxien gewonnen. Weil das Licht eine bestimmte Zeit benötigt, um eine kosmische Distanz zu durchlaufen, nehmen wir ferne astronomische Objekte so wahr, wie sie früher ausgesehen haben. Das Alter der untersuchten, schwach glimmenden und sehr weit entfernten Galaxien beträgt rund sieben Milliarden Jahre. Das Weltall als Ganzes ist etwa doppelt so alt.

Bei solch gewaltigen Abständen von mehreren Milliarden Lichtjahren macht sich die sogenannte kosmologische Rotverschiebung deutlich bemerkbar: Seit dem Urknall vor knapp 14 Milliarden Jahren dehnt sich der Raum aus - die Galaxien treiben darin auseinander wie die Rosinen in einem aufgehenden Hefeteig. Dabei werden die Lichtwellen "gedehnt" und erscheinen langwellig, also rot. Diese Rotverschiebung zeigt sich im Galaxienspektrum und gibt einen Hinweis auf die Entfernung, wobei gilt: je größer die Rotverschiebung, desto größer die Entfernung.

... mehr zu:
»Expansion »Galaxie »Schwerkraft

In der Natur weisen die Galaxien aber zusätzlich zur allgemeinen Fluchtbewegung mehr oder weniger starke Eigenbewegungen auf. Diese rühren von Materiekonzentrationen her, deren Schwerkraft die einzelnen Sternsysteme beeinflussen. Misst man die Bewegungen vieler Galaxien in einem großen Raumwürfel, lässt sich daraus eine dreidimensionale Karte des Universums erstellen.

Eine derartige Karte zeigt die Verteilung der Galaxien und ihre statistischen Eigenbewegungen zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Vergangenheit und gibt auf diese Weise Aufschluss über den Stand der Strukturbildung. Denn seit dem Urknall haben sich aus winzigen Dichtefluktuationen bis heute gigantische Netze aus Galaxienhaufen entwickelt. Am Max-Planck-Institut für Astrophysik simulieren Wissenschaftler am Computer die Evolution des Universums - die wiederum eng mit der rätselhaften Kraft zusammenhängt, die das All auseinandertreibt.

Hier setzt die Arbeit von Luigi Guzzo und seinen Kollegen an. Mit dem 8,2-Meter-Spiegelfernohr "Melipal" des Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile bestimmten die Forscher aus den Spektren die Bewegungen der Galaxien und gewannen damit eine Momentaufnahme des etwa sieben Milliarden Jahre alten Universums. Aus einem Vergleich mit dem Babybild des Alls - es zeigt die Dichtefluktuationen 400.000 Jahre nach dem Urknall - sowie dem gegenwärtigen Zustand lassen sich die Rolle der Dunklen Energie sowie deren Wesen und Stärke herauslesen.

In der Tat hatten Forscher im Jahr 1998 entdeckt, dass die Expansion des Universums heute schneller verläuft als in der Vergangenheit. Dieses Ergebnis kam überraschend, hatte man bis dahin doch geglaubt, dass die Schwerkraft die Expansion des Universums abbremsen müsste. Was steckte dahinter? Mindestens zwei mögliche Erklärungen gelten bis heute als denkbar.

Bei der Dunklen Energie handelt es sich um eine Verallgemeinerung der von Albert Einstein eingeführten, später aber verworfenen Kosmologischen Konstante. Sie macht ungefähr 75 Prozent der gesamten Energiedichte im Universum aus und lässt sich nicht direkt nachweisen, sondern nur indirekt aus der Expansion des Weltalls und der Bildung der großräumigen Strukturen ableiten. Eine andere Alternative: Die Gleichung der Allgemeinen Relativität und damit die Theorie der Schwerkraft müssen modifiziert werden.

Die Messungen der Wissenschaftler um Luigi Guzzo stimmen mit dem Modell der Kosmologischen Konstante überein. Allerdings gibt es noch große Unsicherheiten im Ergebnis. "Wenn wir unsere Beobachtungen auf ein zehnfach größeres Raumvolumen ausdehnen könnten, sollten wir aber ziemlich sicher die Frage beantworten, ob die Ursache der beschleunigten Ausdehnung des Universums tatsächlich die Dunkle Energie ist oder eine Form von Schwerkraft, die von unserem bisherigen Verständnis der Gravitation abweicht", sagt Guzzo.

Originalveröffentlichung:

Luigi Guzzo et al.
A test of the nature of cosmic acceleration using galaxy redshift distortions
Nature, 31. Januar 2008

Dr. Bernd Wirsing | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: Expansion Galaxie Schwerkraft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Kleinste Teilchen aus fernen Galaxien!
22.09.2017 | Bergische Universität Wuppertal

nachricht Tanzende Elektronen verlieren das Rennen
22.09.2017 | Universität Bielefeld

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie