Beugung an der großen Masse

Die Hubble-Konstante ist eine der grundlegenden Größen, die unser Universum beschreiben. Sie gibt an, mit welcher Geschwindigkeit das Universum expandiert. Astronomen der H0LiCOW-Kooperation haben nun das Weltraumteleskop Hubble und weitere Teleskope im All und auf der Erde genutzt, die Hubble-Konstante aus der Beobachtung von fünf Galaxien neu zu bestimmen. Dem Konsortium, das von Dr. Sherry Suyu vom Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching angeführt wird, gehört auch Dr. Stefan Hilbert von der LMU an. Er leitet eine Nachwuchsgruppe am Exzellenzcluster Universe. Von ihren Messungen berichten die Wissenschaftler im Fachblatt MNRAS.

Die neue Messung ist völlig unabhängig von anderen Messungen der Hubble-Konstante, die sogenannte „Cepheidensterne“ und Supernovae als Referenzpunkte verwendeten. Sie stimmt im Ergebnis aber ausgezeichnet mit ihnen überein. Sie alle beziehen sich auf das lokale Universum, worunter Astronomen das „nähere” Umfeld bis in eine Entfernung von rund zehn Milliarden Lichtjahren verstehen. Ein deutlicher Unterschied ergibt sich indes zu dem Wert für die Hubble-Konstante, die sich aus den Daten des Weltraumsatelliten Planck für das frühe Universum ergibt. Planck hat den kosmischen Mikrowellenhintergrund vermessen, die Daten stehen im Einklang mit den akzeptierten theoretischen Modellen des Universums. „Inzwischen ist es möglich, die Expansionsrate des Universums in unterschiedlicher Weise mit einer solch hohen Genauigkeit zu messen, dass dabei auftretende Diskrepanzen möglicherweise auf eine neue Physik hinweisen, die über unsere gegenwärtige Kenntnis des Universums hinausgeht“, erläutert Suyu.

„Unsere ist die einfachste und direkteste Methode, um die Hubble-Konstante zu messen, da sie nur Geometrie und Relativitätstheorie verwendet, keine weiteren Annahmen“, erklärt Stefan Hilbert. Sie nutzt massereiche Galaxien, die zwischen den Beobachtern auf der Erde und sehr entfernten Quasaren, ungeheuer leuchtkräftigen Galaxienkernen, liegen. Das Licht der Quasare wird durch die riesige Masse der Galaxie, die als starke Gravitationslinse wirkt, gebeugt – ein Vorgang, den der Schweizer Astronom Fritz Zwicky bereits vor 80 Jahren vorhersagte. Dies erzeugt mehrere Bilder des Hintergrund-Quasars, aus deren Beobachtung sich ein Wert für die Hubble-Konstante und damit die Expansionsrate im Universum ableiten lässt.

„Die Hubble-Konstante“, sagt MPI-Forscherin Sherry Suyu, „ist für die moderne Astronomie von entscheidender Bedeutung. Sie hilft die Frage zu beantworten, ob unsere Vorstellung des Universums, das danach aus dunkler Energie, dunkler Materie und normaler Materie bestünde, korrekt ist oder ob wir etwas Grundsätzliches übersehen haben.“ (MPA/LMU)