Sonnenuntergang in Kassel (Lara Bendig)

Dienstag, 14. Januar 2020

Weitere Messung der Hubble-Konstante veröffentlicht: Expansionsrate zu groß

Die Hubblezahl H beschreibt die Expansion des Universums.
Sie wird angegeben in km/Mpc pro sec.
1 Mpc (Mega-Parsec) sind 3,26 Millionen Lichtjahre.
Hubbles erste Vermessung des Universums ergab 500 km/Mpc pro sec, nach seiner Meinung sollte
der Kosmos in jeder Sekunde pro vorhandener Strecke von 3,26 Mill. Lichtjahren um 500 km anwachsen.
Wir lassen ab jetzt die Einheit von H weg, was die Zahlen angeben sollte klar sein:

H gibt keine Expansionsgeschwindigkeit an und die Rotverschiebung entsteht auch nicht durch den Dopplereffekt sondern durch die Ausdehnung des Raumes und der Lichtwellen. H ist eine relative Längenänderung pro Sekunde: Die Zahl 70 bedeutet, dass in jeder Sekunde pro 3,26 Millionen Lichtjahren 500 km dazu kommen.

Bisher kennen wir drei Methoden zur Bestimmung:
Die Größe der Ausdehnung wird über die Vergrößerung von Wellenlängen gemessen, die Entfernung mit jeweils unterschiedlichen Methoden. Aus Ausdehnung und Entfernung bestimmt man dann H:

Entfernungsmessungen mit Cepheiden (siehe Postreihe Himmelsleiter):
Man kennt die Leuchtkraft der Cepheiden und vergleicht mit der gemessenen Helligkeit und schließt auf die Entfernung.
Freedman 1995: 72 +/- 10%
Riess 1998: Entdeckung der Zeitabhängigkeit von H, also der beschleunigten Expansion
aktuelle Messungen 2019: 74 +/- 2%

Entfernungsmessung mit Roten Riesen:
In ihrer Entwicklung erreichen Rote Riesen eine maximale Leuchtkraft, die kann man messen und mit der Helligkeit vergleichen.
Freedman 2019: 69,8 +/- 2%

Mit Hilfe des Planck-Satelliten kann man die Temperaturverteilung im Urknallgas messen und daraus ebenfalls H zur damaligen Zeit bestimmen und mit einem Weltmodell auf den heutigen Wert hochrechnen.
Damit erreicht man 67,4 +/- 0,5%

Zwischen den Werten vom Planck-Satelliten und Riess gibt es einen signifikanten Unterschied.
 Ausgehend von der Entstehung des Universums expandiert der Kosmos in der Umgebung unserer lokalen Gruppe zu langsam. Direkte Messungen ergeben höhere Expansionsraten.

Die aktuellen Messungen von Freedman bringen keine Entscheidung, sie sind, wenn auch knapp, mit beiden Extremwerten verträglich.

Nun gibt es eine weitere Messreihe, die  die höheren Werte bestätigt.

Eine Gruppe um Suyu vom MPI Astrophysik hat die Hubble-Zahl anhand von Gravitationslinsenbilder von Galaxien bestimmt. Dabei werden Hintergrundgalaxien mehrfach abgebildet, jeweils erreicht uns das Licht auf unterschiedlich langen Wegen. Ändern sich Eigenschaften der Galaxie, so sind man das zeitverzögert in den einzelnen Bildern der Gravitatio0nslinse. Daraus kann man ebenfalls die Expansionsrate des Kosmos zwischen der Galaxie und uns bestimmen.

Mit einem Wert von 73 +/- 2,4 % werden die neuen Messungen bestätigt.

Bleibt also zu erklären, wieso die Hochrechnung vom Anfang des Universums einen zu kleinen Wert liefert.

credit: NASA / ESA / S.H. Suyu & K. C. Wong


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