Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hubble-Bubble soll unterschiedliche Messergebnisse zum Wachstum des Universums erklären

27.08.2013
Heidelberger Wissenschaftler entwickeln theoretisches Modell zur Interpretation der Daten des Planck-Satelliten

Unterschiedliche Messergebnisse zum Wachstum und damit zum Alter des Universums können zumindest teilweise durch die Existenz sogenannter Hubble-Bubbles erklärt werden. Davon geht ein Team von Physikern um Prof. Dr. Luca Amendola vom Institut für Theoretische Physik der Ruperto Carola aus.

In Zusammenarbeit mit Kollegen aus den Niederlanden entwickelten die Heidelberger Physiker ein theoretisches Modell, nach dem die Milchstraße in einer solchen kosmischen Blase liegt. Auf diesem Weg lässt sich nach Angaben der Wissenschaftler ein Teil der Abweichungen erklären, die die aktuellen Messwerte des Planck-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation ESA gegenüber bisherigen Messungen aufweisen. Die Forschungsergebnisse wurden im Fachjournal „Physical Review Letters“ veröffentlicht.

Der von uns beobachtbare Teil des Universums expandiert seit dem Urknall und dehnt sich bis heute stetig weiter aus. Dies führt dazu, dass Galaxien von unserer Milchstraße fort getrieben werden. Die aktuelle Geschwindigkeit dieses Wachstums wird als Hubble-Konstante bezeichnet. Sie zu bestimmen, gehört zu den Aufgaben der modernen Kosmologie, da sie unter anderem für die Berechnung grundlegender Eigenschaften des Universums, wie etwa seines Alters, bedeutsam ist. Für die Bestimmung der Hubble-Konstante gibt es zwei gebräuchliche Messmethoden, deren Ergebnisse jedoch nicht deckungsgleich sind, wie Dr. Valerio Marra vom Institut für Theoretische Physik der Ruperto Carola erläutert: „Dies führt in der Wissenschaft seit langem zu intensiven und anhaltenden Diskussionen.“

Ein Weg, die Hubble-Konstante und damit die Expansionsrate des Universums zu bestimmen, beruht darauf, die als kosmischer Mikrowellenhintergrund bekannte Strahlung im Weltall zu messen. Diese wurde rund 400.000 Jahre nach dem Urknall freigesetzt und durchzieht das gesamte Universum. Messergebnisse aus dieser uralten Strahlung ermittelte vor wenigen Monaten das Weltraumteleskop Planck der ESA. Im Vergleich dazu lässt sich die Hubble-Konstante ebenfalls aus der – größtenteils auf die Expansion des Universums zurückgehenden – Bewegung von Galaxien in der Nachbarschaft der Milchstraße ableiten. „Vergleicht man die Messwerte beider Methoden, ergibt sich eine Abweichung von rund neun Prozent“, sagt Dr. Marra.

Auf der Suche nach einer Erklärung dieses Unterschieds der Daten gingen die Heidelberger Forscher davon aus, dass es sich nicht um einen bisher unerkannten Messfehler handelt, sondern die Abweichungen auf einen physikalischen Effekt zurück gehen. Eine Ursache dafür könnte nach Ansicht von Dr. Marra die Existenz von Hubble-Bubbles sein. Hiermit werden Regionen im Universum bezeichnet, in denen die Dichte der Materie unter dem kosmischen Mittelwert liegt. „Die Kenntnis unserer kosmischen Nachbarschaft ist bisher zu ungenau, um feststellen zu können, ob wir uns in solch einer Blase befinden“, erklärt Dr. Marra. „Nehmen wir jedoch einmal an, dass unsere Milchstraße in einer Hubble-Bubble liegt. Dann würde die Materie außerhalb der Blase die Galaxien in unserer Nachbarschaft stark anziehen, so dass sich diese überdurchschnittlich stark bewegen. In diesem Fall würden wir eine erhöhte Hubble-Konstante messen, die zwar für unsere kosmologische Nachbarschaft gilt, nicht jedoch für das Universum als Ganzes.“

Dies könnte nach den Worten Dr. Marras zum Teil den „Konflikt“ der unterschiedlichen Messergebnisse erklären: Bei der vom Planck-Satelliten gemessenen Hubble-Konstante handele es sich dann um einen räumlichen Mittelwert, der für das Universum als Ganzes gelte. Die anhand der Galaxienbewegung bestimmte Hubble-Konstante gälte dann jedoch nur in der Umgebung der Milchstraße. „Wer erwartet, dass die Messungen aus unserer kosmischen Nachbarschaft dieselben Ergebnisse wie die der Mikrowellenstrahlung ergeben, der nimmt dabei implizit an, dass wir in einer typischen Region des Kosmos leben. Das muss jedoch nicht sein“, erklärt Prof. Amendola, dessen Arbeitsgruppe sich seit vielen Jahren mit der Expansion des Kosmos beschäftigt.

Mit ihrem Forschungsansatz können die Wissenschaftler bislang rund ein Viertel der Abweichung zwischen den beiden Hubble-Konstanten begründen. Von einer detaillierteren Analyse erwarten Dr. Marra und seine Kollegen, dass sich die Diskrepanz noch weiter reduzieren lässt. „Bisher arbeiten wir in unserem Modell mit einer kugelförmigen Hubble-Bubble. Aber es ist viel wahrscheinlicher, dass eine solche Blase eine asymmetrische Form aufweist, wodurch sich die abweichenden Messwerte wahrscheinlich noch besser erklären lassen“, sagt Dr. Ignacy Sawicki, der ebenfalls am Institut für Theoretische Physik der Universität Heidelberg forscht. „Sollte sich der Unterschied der Daten stattdessen manifestieren, wäre dies ein wichtiger Hinweis darauf, dass in der bisherigen naturwissenschaftlichen Vorstellung des Kosmos noch eine Zutat fehlt“, betont Dr. Sawicki.

An den Forschungsarbeiten im Team von Prof. Amendola hat neben Dr. Marra und Dr. Ignacy Sawicki auch Dr. Wessel Valkenburg vom Instituut-Lorentz der Universität Leiden mitgewirkt. Die Arbeiten wurden durch den Sonderforschungsbereich/Transregio „The Dark Universe“ unterstützt.

Originalveröffentlichung:
V. Marra, L. Amendola, I. Sawicki, and W. Valkenburg; Cosmic Variance and the Measurement of the Local Hubble Parameter, Physical Review Letters 110, 241305 (2013), DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.241305
Kontakt:
Dr. Valerio Marra
Institut für Theoretische Physik
Telefon (06221) 54-9414
marra@thphys.uni-heidelberg.de
Kommunikation und Marketing
Pressestelle
Telefon (06221) 54-2311
presse@rektorat.uni-heidelberg.de

Marietta Fuhrmann-Koch | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-heidelberg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Speicherdauer von Qubits für Quantencomputer weiter verbessert
09.12.2016 | Forschungszentrum Jülich

nachricht Elektronenautobahn im Kristall
09.12.2016 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

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: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie