Das Gewicht des Universums (technisch die Masse des Universums) ist schwer zu messen. Dazu müssen Sie nicht nur Sterne und Galaxien zählen, sondern auch Dunkle Materie, diffuse Staubwolken und sogar Hauch von neutralem Wasserstoff im intergalaktischen Raum. Astronomen versuchen seit mehr als einem Jahrhundert, das Universum zu wiegen, und sie finden immer noch Wege, um genauere Angaben zu machen.
Die Kenntnis der Masse des Kosmos ist von zentraler Bedeutung, um seine Geschichte und Entwicklung zu verstehen. Während die dunkle Energie das Universum antreibt, sich auszudehnen, versucht die Materie, das Universum daran zu hindern, sich auszudehnen. Zusammen bilden sie eine durchschnittliche Dichte von Materie und Energie im Universum, die als kosmischer Dichteparameter bekannt ist. Dieser Parameter ist von zentraler Bedeutung für das Standardmodell der Kosmologie, auch bekannt als LCDM-Modell
Eine Möglichkeit, diesen Parameter zu messen, besteht darin, die Kosmischer Mikrowellenhintergrund (CMB). Dieses Überbleibsel des Glühens vom Urknall weist kleine Temperaturschwankungen auf. Das Ausmaß dieser Fluktuationen sagt uns die Geschwindigkeit der kosmischen Expansion, die uns wiederum die Dichte der kosmischen Materie verrät.
Galaxien biegen Licht gravitativ. Bild: Agentur der RUB
Eine andere Möglichkeit, das Universum zu wiegen, besteht darin, zu untersuchen, wie das Licht entfernter Galaxien von Galaxien abgelenkt wird. Es ist ein Effekt, der als Gravitationslinseneffekt bekannt ist. Die Herausforderung bei dieser Methode besteht darin, zu bestimmen, welches Licht eine Linse hat und welche nicht. Dazu müssten wir die verzerrte Form der Galaxie, die wir sehen, mit der tatsächlichen Form der Galaxie vergleichen, die wir nicht kennen.
Es ist nicht möglich, einen Vergleich für eine einzelne Galaxie anzustellen, aber wir können sie statistisch vergleichen. Da wir die Form einer durchschnittlichen Galaxie kennen, können wir diese mit den Linsenformen vergleichen, die wir sehen, um ein statistisches Maß dafür zu erhalten, wie viel Linseneffekt auftritt. Dies war das Ziel eines Projekts namens „Kilo-Degree Survey“.
Der Linseneffekt gibt Ihnen zwar ein statistisches Maß für die Masse zwischen uns und einer entfernten Galaxie, aber nicht die kosmische Dichte. Dazu müssen Sie wissen, wie weit die Galaxie entfernt ist. Je größer der Abstand, desto mehr Masse würden Sie zwischen ihm und uns erwarten. So bestimmte das Team auch galaktische Entfernungen, indem es ihre Rotverschiebungen bei mehreren Wellenlängen maß.
Der Widerspruch zwischen dieser Studie und den CMB-Ergebnissen. Quelle: Hildebrandt, H., et al
Das Ergebnis ist ein kosmischer Dichteparameter, der sich geringfügig von dem aus dem CMB-Wert unterscheidet. Dies ist nicht das erste Mal, dass wir einen sehen seltsame Meinungsverschiedenheiten in der Kosmologie. In ihrer Arbeit spekulieren die Autoren, dass dies darauf hinweisen könnte, dass das kosmologische Standardmodell falsch ist. Im Standardmodell wird davon ausgegangen, dass die Menge an dunkler Energie im Universum konstant ist. Aber diese neuesten Daten passen zu einem alternativen Modell, bei dem sich dunkle Energie im Laufe der Zeit ändert.
Es ist eine interessante Idee, aber es ist ein großer Sprung. Dieses neueste Ergebnis widerspricht zwar den CMB-Daten, andere ähnliche Studien jedoch nicht. Es ist durchaus möglich, dass es in dieser Studie einen systematischen Bias gibt. Also wirf deine alten Kosmologie-Lehrbücher noch nicht ganz weg. Am Ende ist es die Gewichtung der Evidenz, die darüber entscheidet, ob die Autoren dieser neuen Studie recht haben.
Referenz:Hildebrandt, H., et al. “ KiDS+ VIKING-450: Kosmische Schertomographie mit optischen und Infrarotdaten . 'Astronomie & Astrophysik633 (2020): A69.
