Neue Daten von James Webb zeigen, dass die Krise in der Kosmologie weiterhin besteht
Mit der Kosmologie ist etwas sehr Seltsames los. In den letzten Jahrzehnten hat eine große Frage zu einer Krise auf diesem Gebiet geführt: Wie schnell expandiert das Universum? Wir wissen, dass sich das Universum seit dem Urknall ausdehnt, aber die genaue Geschwindigkeit dieser Expansion ist noch nicht sicher bekannt. Das Problem besteht darin, dass die Expansionsrate je nachdem, welche Faktoren zu ihrer Messung herangezogen werden, unterschiedlich zu sein scheint, und niemand weiß genau, warum.
Kürzlich haben neue Forschungen mit dem James Webb-Weltraumteleskop deutlich gemacht, dass dieses Problem nicht so schnell verschwinden wird. Webb hat frühere Messungen der Expansionsrate anhand von Daten des Hubble-Weltraumteleskops verfeinert, und die eklatante Inkonsistenz besteht immer noch.
Die Expansionsrate des Universums ist als Hubble-Konstante bekannt und kann im Wesentlichen auf zwei Arten gemessen werden. Die erste Möglichkeit besteht darin, entfernte Galaxien zu betrachten und herauszufinden, wie weit sie entfernt sind, indem man sich bestimmte Arten von Sternen ansieht, deren Helligkeit vorhersehbar ist. Dies sagt Ihnen, wie lange das Licht von dieser Galaxie aus unterwegs ist. Dann untersuchen die Forscher die Rotverschiebung dieser Galaxie, die zeigt, wie stark die Expansion in dieser Zeit stattgefunden hat. Dies ist die Methode zur Messung der Hubble-Konstante, die von Weltraumteleskopen wie Hubble und Webb verwendet wird.
Die andere Methode besteht darin, die übrig gebliebene Strahlung des Urknalls zu betrachten, die als kosmischer Mikrowellenhintergrund bezeichnet wird. Durch die Betrachtung dieser Energie und ihrer Variationen im Universum können Forscher die Bedingungen modellieren, unter denen sie entstanden sein muss. Dadurch können Sie sehen, wie sich das Universum im Laufe der Zeit ausgedehnt haben muss.
Das Problem besteht darin, dass sich diese beiden Methoden hinsichtlich der endgültigen Zahl für die Hubble-Konstante nicht einig sind. Und da die Messtechniken immer genauer werden, wird der Unterschied nicht verschwinden.
Die jüngste Forschung nutzte Webb, um die einzelnen Sterne zu untersuchen, die zur Berechnung der Entfernung verwendet werden und als Cepheid-Variablen bezeichnet werden. Forscher untersuchten die Galaxie NGC 5584, um zu sehen, ob die Messungen, die Hubble an diesen Sternen durchführte, wirklich korrekt waren – wenn nicht, könnte das die Diskrepanz in den Schätzungen der Hubble-Konstante erklären.
Die Forscher nahmen frühere Hubble-Messungen der Sterne vor und richteten Webb auf dieselben Sterne, um zu sehen, ob es wichtige Unterschiede in den Daten gab. Hubble war so konzipiert, dass es in erster Linie im Bereich des sichtbaren Lichts beobachtet werden sollte, aber die Sterne mussten aufgrund des Staubs im Weg im nahen Infrarot beobachtet werden. Daher wurde vermutet, dass Hubbles Infrarotsicht möglicherweise einfach nicht scharf genug war, um die Sterne zu sehen genau.
Diese Erklärung sollte jedoch nicht sein. Webb, das im Infrarotbereich arbeitet, untersuchte mehr als 300 Cepheid-Variablen und die Forscher stellten fest, dass die Hubble-Messungen korrekt waren. Sie konnten das Licht dieser Sterne sogar noch genauer lokalisieren.
Nach unserem besten Wissen besteht die Diskrepanz in der Hubble-Konstante also immer noch und verursacht immer noch ein Problem. Es gibt alle möglichen Theorien, warum das so sein könnte, von Theorien über Dunkle Materie bis hin zu Fehlern in unseren Gravitationstheorien. Die Frage bleibt vorerst völlig offen.
Die Forschung wurde zur Veröffentlichung im Astrophysical Journal angenommen .