Yahoo Finanzen Forscher rätseln über unsere Galaxie: Leben wir in einer kosmischen Leere, die 2 Milliarden Lichtjahre breit ist?
Unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße, ist nur eine von Milliarden in unserem Universum. Im Großen und Ganzen sind wir also nicht so besonders. Aber wenn man in unsere kosmische Nachbarschaft hineinzoomt, beginnt sich diese Geschichte zu ändern.
Immer mehr Beweise deuten darauf hin, dass wir uns im Fadenkreuz einer riesigen kosmischen Leere befinden — der größten, die je beobachtet wurde. Astronomen vermuteten eine solche Leere erstmals im Jahr 2013, und seitdem häufen sich die Beweise für ihre Existenz.
Der Clou ist jedoch, dass diese riesige Leere eigentlich gar nicht existieren dürfte. Wenn sie doch existiert, bedeutet das, dass mit unserem Verständnis des Kosmos wahrscheinlich etwas nicht in Ordnung ist.
Wir leben in einer Leere, die es nicht geben dürfte
Nach einer grundlegenden Theorie der Kosmologie, dem sogenannten kosmologischen Prinzip, sollte die Materie im Universum auf sehr großen Skalen gleichmäßig verteilt sein.
Der Grund für diese Annahme ist, dass die Wissenschaftler auf nahe gelegene Objekte die gleichen physikalischen Gesetze anwenden können wie auf Objekte am Rande des frühen Universums. Mit anderen Worten: Alles funktioniert nach denselben universellen Gesetzen.
Dies ist ein einfacher, geradliniger Ansatz, um unser Universum zu untersuchen und zu verstehen. Er legt nahe, dass Leerräume — wie der, in dem wir vielleicht leben — nicht existieren sollten.
Mehrere Beobachtungen in den letzten zehn Jahren deuten jedoch darauf hin, dass die Materie im Universum in Regionen mit hoher und niedriger Dichte verklumpt sein könnte. Das bedeutet, dass sie doch nicht so einheitlich ist.
"Inzwischen ist es ziemlich klar, dass wir uns in einer erheblichen Unterdichte befinden", sagte Indranil Banik im Interview mit Business Insider. Banik ist ein Postdoktorand an der Universität von St. Andrews.
"Es gibt ein paar Leute, die immer noch in begrenztem Umfang dagegen sind. Zum Beispiel haben einige Leute zu Recht argumentiert, dass eine solche Lücke im Standardmodell nicht existieren dürfte, was auch stimmt. Das beweist leider nicht, dass es sie nicht gibt", fügte er hinzu.
Banik ist Mitautor eines Artikels, der Ende letzten Jahres in der Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht wurde. Er legt nahe, dass wir in der Nähe des Zentrums dieses Hohlraums leben könnten, der KBC-Leerraum genannt wird und etwa zwei Milliarden Lichtjahre groß ist. Breit genug, um 20.000 Milchstraßengalaxien in einer Reihe von einem Ende zum anderen zu platzieren.
Die KBC-Leere widerspricht den Gesetzen der Kosmologie
Die KBC-Leere ist nicht völlig leer. Das kann sie auch nicht sein, denn wir leben in ihr. Aber wenn die Berechnungen von Banik und seinen Kollegen korrekt sind, wäre die Leere etwa 20 Prozent leerer als der Raum außerhalb ihrer Grenzen.
Das mag nicht wie ein großes Defizit erscheinen, aber es reicht aus, um der neuen Studie zufolge ein verwirrendes Verhalten in unserer lokalen kosmischen Nachbarschaft zu verursachen.
Insbesondere bewegen sich nahe gelegene Sterne und Galaxien schneller von uns weg, als sie es sollten. Kosmologen haben einen Wert, die sogenannte Hubble-Konstante, mit deren Hilfe sie beschreiben können, wie schnell sich die Expansion des Universums beschleunigt.
Die Hubble-Konstante sollte überall, wo man hinschaut, den gleichen Wert haben, egal ob in der Nähe oder in weiter Ferne. Das Problem ist, dass sich die Galaxien und Sterne in unserer unmittelbaren Umgebung offenbar schneller von uns wegbewegen, als die Hubble-Konstante vorhersagt und damit unser kosmologisches Gesetz, das beschreibt, wie das Universum wächst und sich entwickelt, im Grunde zunichtemachen.
Die Astronomen sind sich nicht einig, was die Ursache für diese Diskrepanz in der Hubble-Konstante ist, und dieser Streit ist als Hubble-Spannung bekannt geworden.
Banik und seine Kollegen schlagen vor, dass die Leere eine Lösung sein könnte, weil Regionen mit hoher Dichte und stärkerer Schwerkraft außerhalb der Leere Galaxien und Sterne zu sich ziehen könnten.
Banik argumentiert, dass diese Ausströmungen erklären könnten, warum Kosmologen einen höheren Wert für die Hubble-Konstante errechnet haben, wenn sie nahe Objekte betrachten. In der Leere bewegt sich alles schneller und fliegt aus unserer leeren Region hinaus in den überfüllten Weltraum.
Rätsel gelöst? Noch nicht ganz.
Wenn die Leere tatsächlich existiert, wie es die Beweise nahelegen, könnte das bedeuten, dass wir einige der physikalischen Gesetze, die wir zur Beschreibung des Kosmos verwenden, überarbeiten müssen. Schließlich würde Baniks Theorie erklären, warum die Hubble-Konstante in unserer lokalen kosmischen Region höher ist.
"Die Hypothese, dass eine lokale Leere die Hubble-Spannung erklären könnte, indem sie signifikante Ausströmungen hervorruft, scheint prinzipiell stichhaltig zu sein, insbesondere angesichts der in der Studie zitierten unterstützenden Beobachtungsdaten", erklärte Brian Keating in einer E-Mail an BI. Keating ist Kosmologe und Physikprofessor an der UC San Diego, der sich mit der Hubble-Konstante beschäftigt.
Aber es gibt noch Fragen, die beantwortet werden müssen. Zum Beispiel: Wie weit reicht der Einfluss der Leere? fragt Keating.
"Wenn die lokale Leere nicht repräsentativ für den gesamten Kosmos ist, könnte dies nur eine lokale, nicht aber eine globale Lösung sein — das würde die Hubble-Spannung nicht 'lösen'", schreibt er.
Keating weist auch darauf hin, dass Baniks Theorie gewisse Einschränkungen hat. Die Ergebnisse der Studie hängen von der Art des verwendeten Hohlraummodells ab, schrieb er. Verschiedene Modelle liefern unterschiedliche Vorhersagen über die Auswirkungen von Hohlräumen und den "Massenfluss" oder die Durchschnittsgeschwindigkeit von Galaxien auf ihrem Weg durch den Kosmos. Außerdem können die Modelle nur ein vereinfachtes Bild davon vermitteln, was die Leere wirklich ist.
All dies bedeutet, dass die Leere eine Lösung bieten könnte, aber "sie ist noch kein endgültiger 'Beweis' für die Auflösung der Spannung", schrieb Keating.
Es gibt auch andere Lösungen, wie zum Beispiel die frühe dunkle Energie. Diese Theorie schlägt eine neue Form von Energie vor, die die Expansionsrate des Universums in seinen frühen Stadien beeinflusst und letztlich zu der Hubble-Spannung führt, die wir heute beobachten, schrieb Keating.
Es gibt viele offene Fragen
Banik merkt jedoch an, dass die Theorie der frühen dunklen Energie im Widerspruch zu bestimmten Wahrheiten über das Universum steht. So müssten wir zum Beispiel das Alter der Sterne ändern, damit sie funktioniert. Andernfalls müssten diese Sterne älter sein als das Universum selbst, betont Banik.
Er hält also an seiner Theorie der Leere fest. In seinem nächsten Forschungsprojekt wird er die Daten von Supernovae analysieren, um herauszufinden, ob die Hubble-Konstante außerhalb der Leere wieder den Wert annimmt, den unser Standardmodell der Kosmologie vorhersagt. Wenn seine Theorie richtig ist, sollte es außerhalb der Grenzen der Leere keine Hubble-Spannung geben.
"Das ist die Hauptsache, die mich manchmal ein bisschen wach hält — die Sorge, ob die Supernovae wirklich zeigen, dass wir uns in einem Universum befinden, das sich tatsächlich schneller ausdehnt, und dass es keine Anzeichen für den Rand der Leere gibt", erklärt Banik.
Bis dahin bleibt die Hubble-Spannung ein Rätsel, das darauf wartet, gelöst zu werden.
Lest den Originalartikel auf Business Insider
