Die Kenntnis des genauen Wertes der Ausdehnungsgeschwindigkeit des Universums ist wichtig für die Bestimmung von Alter, Größe und Schicksal des Kosmos. Dieses Rätsel zu entschlüsseln, ist derzeit eine der größten Herausforderungen der Astrophysik. Der jetzt veröffentlichte, neueste Wert für die Hubble-Konstante stellt die bisher präziseste Messung mit Hilfe des Gravitationslinseneffekts dar, bei dem eine Vordergrundgalaxie durch ihre Schwerkraft wie eine riesige Vergrößerungslinse wirkt und das Licht von Hintergrundobjekten verstärkt und verzerrt.
Das Team von Astronomen, das die neue Messung der Hubble-Konstante durchgeführt hat, nennt sich H0LiCOW: H0 Lenses in COSMOGRAIL's Wellspring. H0 steht für die Hubble-Konstante und COSMOGRAIL ist die Abkürzung für Cosmological Monitoring of Gravitational Lenses, ein großes internationales Projekt, dessen Ziel die regelmäßige Beobachtung von Gravitationslinsen ist. „Wellspring“ bezieht sich auf das reichliche Angebot an Quasar-Linsen-Systemen. Für seine jüngsten Messungen nutzte das Team neue Daten des Weltraumteleskops Hubble, sowie des 2,2m-Teleskops der ESO/MPG und dem VLT der ESO in Chile, Weitfeldaufnahmen des Dark Energy Survey und hochauflösende Aufnahmen mit der adaptiven Optik des Keck-Observatoriums.
Die H0LiCOW-Ergebnisse und andere neuere Messungen deuten auf eine schnellere Expansion im lokalen Universum hin, als aufgrund der Beobachtungen des ESA-Planck-Satelliten erwartet wurde, die unseren Kosmos vor mehr als 13 Milliarden Jahren zeigen. Die Kluft zwischen den beiden Werten hat wichtige Auswirkungen auf das Verständnis der physikalischen Parameter, die unserem Universum zugrunde liegen. Neue physikalische Erkenntnisse sind möglicherweise erforderlich, um die Diskrepanz zu erklären.
„Wenn diese Ergebnisse nicht übereinstimmen, könnte das ein Hinweis darauf sein, dass wir noch nicht vollständig verstehen, wie sich Materie und Energie im Laufe der Zeit entwickelt haben, besonders in frühen Zeiten“, sagt H0LiCOW-Teamleiterin Suyu. Die Forscher errechneten einen Wert für die Hubble-Konstante von 73 Kilometern pro Sekunde pro Megaparsec mit 2,4 Prozent Unsicherheit. Die Messung des Teams liegt nahe an dem Wert von 74, den das SH0ES-Team berechnet hat. Das SH0ES-Ergebnis basiert auf der Messung der Entfernungen zu erdnahen und erdfernen Galaxien, wobei zuerst Cepheiden und bei größeren Distanzen Supernovae als Messlatten zu den Galaxien verwendet werden. Die neue H0LiCOW-Studie kommt nun unabhängig von dieser traditionellen „kosmischen Entfernungsleiter“-Technik zum nahezu gleichen Ergebnis. Die SH0ES- und H0LiCOW-Werte unterscheiden sich beide deutlich vom Ergebnis des Planck-Teams von 67, was die Spannung zwischen den Messungen der Hubble-Konstanten im heutigen Universum und dem auf Beobachtungen des frühen Universums basierenden Vorhersagewert verstärkt.
„Während unsere ersten Ergebnisse bereits auf solch einen hohen Wert der Hubble-Konstante hindeuteten, können wir nun sicher sein, dass es tatsächlich einen systematischen Unterschied zwischen den Werten in der Früh- und Spätphase des Universums gibt“, erklärt Suyu. Der H0LiCOW-Wert ist mit einer Signifikanz von mehr als drei Sigma höher als der Planck-Wert und in Kombination mit der SH0ES-Messung ist die Signifikanz noch größer. Das Team wird in Zusammenarbeit mit weiteren Forschern auch in Zukunft nach neuen Gravitationslinsen-Quasaren suchen und diese systematisch beobachten. Das Ziel des Teams ist es, dreißig weitere Linsensysteme zu beobachten, um die Unsicherheit in der Messung der Hubble-Konstante auf ein Prozent zu reduzieren.
MPA / RK
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