Universum Hubble
© PADas Weltraumteleskop Hubble misst nicht nur, wie schnell sich das Universum ausdehnt. Hier hat es den Kandidaten für die fernste Galaxie entdeckt
Wie ein Hefeteig mit Rosinen - so beschreiben Astronomen die Ausdehnung des Universums, die sie mit einer Kamera genauer denn je gemessen haben.

Ein US-amerikanisches Astronomenteam hat mit dem Hubble-Weltraumteleskop genauer als je zuvor gemessen, wie schnell sich unser Universum ausdehnt. Die Expansionsrate, die sogenannte Hubble-Konstante, ist damit auf 3,3 Prozent genau bekannt.

Die neuen Daten geben den Astronomen bedeutende Einblicke in die Natur des Universums. So kann jetzt ausgeschlossen werden, dass sich die Milchstraße im Zentrum eines riesigen Leerraums befindet - eine Möglichkeit, die sich bislang nicht überprüfen ließ.

Das wiederum stärkt die Hypothese, dass eine mysteriöse Dunkle Energie, die eine Art Anti-Schwerkraft-Effekt verursacht, die Ausdehnung des Weltraums antreibt. Über ihre Arbeit berichten die Forscher um Adam Riess vom Space Telescope Science Institute und der Johns Hopkins Universität in Baltimore im Fachblatt Astrophysical Journal.

Neue Kamera ermöglicht genauere Messungen

Seit der amerikanische Astronom Edwin Hubble 1929 entdeckte, dass sich der Weltraum ausdehnt, zählt die Bestimmung der Hubble-Konstante zu den bedeutendsten Aufgaben der modernen Kosmologie. Ihr Wert ist wichtig für die Berechnung grundlegender Eigenschaften des Universums, etwa seines Alters, seiner Zusammensetzung, seiner Geometrie und seiner Zukunft.

Hubble
© picture alliance / dpa/dpaDiesem Fluggerät verdanken wir spektakuläre Aufnahmen aus dem Universum: das Weltraumteleskop "Hubble", das seit 1990 die Erde umkreist. "Hubble" hat der Wissenschaft zahlreiche neue Erkenntnisse beschert, uns astronomischen Laien darüber hinaus aber auch ...
Bevor das Hubble-Weltraumteleskop 1990 ins All geschossen wurde, war die Hubble-Konstante nur ungenau bekannt - der Unsicherheitsfaktor lag bei 100 Prozent. Sie zu präzisieren, war eine Hauptaufgabe des Weltraumteleskops. Und das glückte im Lauf der Jahre immer besser: 1999 betrug die Unsicherheit nur noch 10 Prozent. Mit der neuen Kamera WFC3 (Wide Field Camera 3), die Astronauten 2009 ins Teleskop eingebaut hatten, gelang den Wissenschaftlern um Adam Riess nun ein weiterer wichtiger Schritt vorwärts.

Grundlage für den neuen Erfolg sind die WPC3-Messungen der Helligkeit von über 600 Cepheiden-Sternen in sichtbaren und nahen Infrarot-Wellenlängen. Cepheiden sind pulsierende Sterne mit periodischen Helligkeitsschwankungen, die sich besonders gut zur Entfernungsbestimmung verwenden lassen.

Außerdem konnte Riess mit seinen Kollegen einen zweiten Distanzindikator in den acht inspizierten Galaxien nutzen: Supernovae vom Typ Ia. Diese Sternexplosionen haben alle eine ähnliche und gut untersuchte Helligkeit.

Die Kombination aller Messungen mit derselben Kamera hat viele systematische Fehler eliminiert, die bislang für Unsicherheiten sorgten, erläutern die Forscher.

Hefeteig mit Rosinen

Der neue und bislang beste Wert für die Hubble-Konstante beträgt 73,8 Kilometer pro Sekunde und Megaparsec. Das bedeutet, dass sich der Weltraum über eine Strecke von einem Megaparsec - das sind 3,26 Millionen Lichtjahre - in jeder Sekunde um 73,8 Kilometer vergrößert. Diese Expansion findet nicht innerhalb der Galaxien statt, die von der Schwerkraft zusammengehalten werden, sondern nur in den Leerräumen zwischen den Galaxienhaufen.

Die Ausdehnung ist vergleichbar mit dem aufgehenden Teig eines Rosinenkuchens: Alle Rosinen - die Galaxienhaufen - streben voneinander fort, wenn das Teigvolumen - der Raum - zunimmt.

„Wir haben unsere neue Kamera im Hubble-Weltraumteleskop wie die Radarpistole eines Polizisten eingesetzt, um zu messen, wie schnell das All ist“, sagt Riess. „Es sieht ganz so aus, dass es die Dunkle Energie ist, die aufs Gaspedal drückt.“

Denn die neuen Messungen sprechen gegen eine theoretische Alternative zur Dunklen Energie: Wenn sich die Milchstraße nämlich nahe beim Zentrum einer riesigen kosmischen Blase befindet, einer rund acht Milliarden Lichtjahre großen Region ungewöhnlich geringer Materiedichte, dann würde das die beschleunigte Ausdehnung nur vortäuschen. Auf die Annahme der Dunklen Energie könnte dann verzichtet werden.

Allerdings wäre für sie eine Hubble-Konstante von höchstens 60 bis 65 Kilometer pro Sekunde und Megaparsec erforderlich. Das haben die neuen Daten nun ausgeschlossen.