Das Hubble-Weltraumteleskop dürfte der Öffentlichkeit vor allem für die wunderschönen Bilder des Weltraums bekannt sein, die es aufnimmt. Unter Astronomen ist es jedoch vor allem dafür bekannt, dass es bahnbrechende Einblicke in die Ausdehnung des Planeten lieferte Universum. Vor dem Start des Teleskops wussten die Wissenschaftler, dass sich das Universum ausdehnt, sie wussten jedoch nicht, wie schnell diese Expansion vor sich ging. Ergebnisse des Hubble-Weltraumteleskops aus den 1990er Jahren haben diese Zahl erstmals genau bestimmt.
Die Geschwindigkeit der Expansion des Universums wird Hubble-Konstante genannt (benannt, wie das Teleskop, nach dem Astronomen Edwin). Hubble, der in den 1920er und 1930er Jahren den ersten Beweis für die Expansion des Universums fand) und ist eine der wichtigsten Zahlen in Kosmologie. Diese Konstante ist wichtig, um zu verstehen, wie sich das Universum entwickelt hat, und um genau zu bestimmen, wie alt das Universum ist, da die Expansion auf den Urknall zurückgeführt werden kann. Vor dem Start des Hubble-Weltraumteleskops schätzten Wissenschaftler das Alter des Universums auf einen Wert zwischen 8 und 20 Milliarden Jahren. Dank Hubble-Daten konnte diese Zahl auf ein viel genaueres Alter von 13,8 Milliarden Jahren verfeinert werden.
Das bedeutet jedoch nicht, dass die Arbeit erledigt ist. In den 2000er Jahren war die Schätzung der Hubble-Konstante mit 72 Kilometern pro Sekunde pro Megaparsec ziemlich genau, hatte jedoch einen Fehler von plus oder minus 8. Seitdem wurde diese Zahl immer weiter verfeinert, mit einem aktuellen Ergebnis von 74,03 Zoll 2019.
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Diese Erklärung weist jedoch einen Haken auf. Die Expansionsrate, gemessen von Hubble und anderen Teleskopen stimmt nicht zu mit der Rate, die durch Daten aus den frühesten Stadien des Universums vorhergesagt wird. Deshalb verwendeten Forscher Hubble-Daten in einem Projekt namens SHOES, das sowohl veränderliche Sterne namens Cepheiden als auch Veränderliche Sterne verwendete Supernovae vom Typ Ia als Meilensteine um Entfernungen zu messen, um die bisher genaueste Messung der Hubble-Konstante zu erhalten.
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„Dazu wurde das Hubble-Weltraumteleskop gebaut, wobei die besten uns bekannten Techniken zum Einsatz kamen. Dies ist wahrscheinlich Hubbles Hauptwerk, denn es würde weitere 30 Jahre in Hubbles Leben dauern, um diese Stichprobengröße auch nur zu verdoppeln“, sagte Adam Riess, Hauptautor der Studie, in einem Stellungnahme. „Das genaueste Maß für die Expansionsrate des Universums erhalten Sie mit dem Goldstandard von Teleskopen und kosmischen Meilenmarkierungen.“
Riess‘ Team untersuchte 42 Supernova-Explosionen, die als Entfernungsmarker dienen, und konnte einen Wert von 73,04 für die Hubble-Konstante ermitteln, mit einer Unsicherheit von nur 1,04. Das ist achtmal präziser, als Hubble bei seinem Start erwartet hatte.
Doch selbst bei dieser Genauigkeit besteht immer noch eine Diskrepanz zwischen dieser Zahl und der durch Daten aus dem frühesten Universum vorhergesagten Zahl, die durch Betrachtung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds gemessen wird. Diese Ergebnisse sagen voraus, dass die Hubble-Konstante bei etwa 67 liegen sollte.
Das Rätsel bleibt also bestehen, und Astronomen haben keine Erklärung dafür, warum diese Zahlen unterschiedlich sind. Die Diskrepanz könnte auf eine völlig neue Art von Physik hinweisen, die wir noch nicht kennengelernt haben.
Im Moment ist die Zahl der Hubble-Konstante, gemessen im heutigen Universum, jedoch so genau, wie sie nur sein kann.
„Die Hubble-Konstante ist eine ganz besondere Zahl“, sagte die Kosmologin Licia Verde in der Erklärung. „Es kann verwendet werden, um eine Nadel von der Vergangenheit in die Gegenwart zu führen und so unser Verständnis des Universums umfassend zu testen. Das erforderte eine phänomenale Menge an Detailarbeit.“
Der Forschung wird im Astrophysical Journal veröffentlicht.
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