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HUBBLE-KONSTANTE
Diskrepanz der Messwerte bestätigt
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astrophysik 
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8. Januar 2020

Die Frage nach dem Wert der Hubble-Konstanten schien schon geklärt zu sein, bis der ESA-Satellit Planck aus der kosmischen Hintergrundstrahlung einen deutlich niedrigeren Wert bestimmte, als mit lokalen Verfahren gemessen wurde. Eine jetzt vorgestellte Analyse neuer Beobachtungen bestätigt nun diese Diskrepanz. Könnte sie ein Hinweis auf eine neue Physik sein?

Quasar

Jede dieser Momentaufnahmen des Hubble-Weltraumteleskops zeigt vier verzerrte Bilder eines Hintergrund-Quasars, die den zentralen Kern einer massereichen Galaxie im Vordergrund umgeben. Bild: NASA, ESA, S.H. Suyu, und K.C. Wong [Großansicht]

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 veröffentliche, neueste Wert für die Hubble-Konstante stellt die bisher präziseste Messung mithilfe 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). 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 2,2-Meter-Teleskops der ESO/MPG und dem Very Large Telescope 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 Satelliten Planck der ESA 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.

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"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 Sherry Suyu vom Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA) in Deutschland, der Technischen Universität München und dem Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics in Taipeh in Taiwan.

Die Forscher errechneten einen Wert für die Hubble-Konstante von 73 Kilometern pro Sekunde pro Megaparsec (mit 2,4% Unsicherheit). Die Messung des Teams liegt nahe an dem Wert von 74, den das SH0ES-Team (Supernova H0 for the Equation of State) berechnet hat. Das SH0ES-Ergebnis basiert auf der Messung der Entfernungen zu erdnahen und erdfernen Galaxien, wobei zuerst variable Sterne, die 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.

Stefan Taubenberger, ein Mitglied des H0LiCOW-Teams am MPA ergänzt: "Unser H0LiCOW-Wert ist signifikant höher als der Planck-Wert (wissenschaftlich gesprochen: mit einer Signifikanz von mehr als 3 Sigma) und in Kombination mit der SH0ES-Messung wird die Signifikanz noch größer".

Seit 2012 sammelt das H0LiCOW-Team Daten und verfügt inzwischen über Hubble-Aufnahmen und Zeitverzögerungsmessungen für zehn Quasare, deren Licht durch vorgelagerte Linsengalaxien gebrochen und mehrfach abgebildet wird. 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, 30 weitere Linsensysteme zu beobachten, um die Unsicherheit in der Messung der Hubble-Konstante auf ein Prozent zu reduzieren.

Über ihre Eregbnisse berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Soiciety veröffentlicht wurde.

Forum
Diskrepanz der unterschiedlichen Wert bei Messungen der Hubble-Konstante bestätigt. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
Gravitationslinsen: Höherer Wert für die Hubble-Konstante - 13. September 2019
Gravitationslinsen: Hubble-Konstante unabhängig gemessen - 27. Januar 2017
Hubble-Konstante: Universum expandiert schneller als erwartet - 3. Juni 2016
Spitzer: Expansion des Universums neu vermessen - 4. Oktober 2012
Hubble: Hubble-Konstante mit neuer Genauigkeit - 8. Mai 2009
Hubble-Konstante: Beachtliche Diskrepanz - 27. September 1999
Hubble-Konstante: Ein oder zwei Füße - 26. Mai 1999
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Max-Planck-Institut für Astrophysik
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