In einem kürzlich veröffentlichten Beitrag schrieb ich über eine Studie, in der argumentiert wurde, dass dunkle Energie nicht benötigt wird, um die Rotverschiebungen entfernter Supernovae zu erklären. Ich erwähnte auch, dass wir dunkle Energie noch nicht ganz ausschließen sollten, da es mehrere unabhängige Maßnahmen zur kosmischen Expansion gibt, für die keine Supernovae erforderlich sind. Sicher genug, eine neue Studie hat die kosmische Expansion gemessen, ohne sich mit Supernovae herumzuschlagen. Die Studie bestätigt dunkle Energie, wirft aber auch einige Fragen auf.
Anstatt die Helligkeit von Supernovae zu messen, untersucht diese neue Studie einen Effekt, der als Gravitationslinsen bekannt ist. Da die Schwerkraft eine Krümmung von Raum und Zeit ist, wird ein Lichtstrahl abgelenkt, wenn er sich einer großen Masse nähert. Dieser Effekt wurde erstmals 1919 von Arthur Eddington beobachtet und war eine der ersten Bestätigungen der allgemeinen Relativitätstheorie.
Manchmal tritt dieser Effekt im kosmischen Maßstab auf. Befindet sich eine entfernte Supernova weit hinter einer Galaxie, wird das Licht des Quasars um die Vordergrundgalaxie gebogen, wodurch mehrere Bilder des Quasars entstehen. Diese Gravitationslinse entfernter Quasare stand im Mittelpunkt dieser neuen Studie.
Wie misst dies die kosmische Expansion? Jedes Linsenbild eines Quasars in der Nähe einer Galaxie wird durch Licht erzeugt, das einen anderen Weg um die Galaxie herum zurückgelegt hat. Einige Wege sind länger und andere kürzer. Das Licht des Quasars braucht also eine andere Zeit, um uns zu erreichen. Quasare erzeugen nicht nur einen stetigen Lichtstrom, sondern flackern mit der Zeit leicht. Durch Messen des Flimmerns jedes Linsenquasarbildes maß das Team die Zeitdifferenz jedes Pfades und damit die Entfernung jedes Pfades.
Wenn das Team die Entfernung jedes Bildpfads kennt, kann es die Größe der Galaxie berechnen. Das unterscheidet sich von seiner scheinbaren Größe. Da sich das Universum ausdehnt, wird das Bild der Galaxie auf dem Weg zu uns gestreckt, sodass die Galaxie größer erscheint als sie tatsächlich ist. Wenn Sie die scheinbare Größe der Galaxie mit ihrer tatsächlichen Größe vergleichen, die vom Linsenquasar berechnet wird, wissen Sie, um wie viel sich der Kosmos ausgedehnt hat. Das Team tat dies mit vielen Linsenquasaren und konnte die Geschwindigkeit der kosmischen Expansion berechnen.
Die kosmische Expansion wird typischerweise durch die Hubble-Konstante ausgedrückt. Diese neueste Forschung ergab einen Wert von 74 (km / s) / Mpc für die Hubble-Konstante, was nur ein wenig höher ist als bei Supernovae-Messungen. Angesichts des Unsicherheitsbereichs stimmen die Supernova- und Linsenmaßnahmen überein.
Diese Messungen stimmen jedoch nicht mit anderen Messungen überein, z. B. aus dem kosmischen Mikrowellenhintergrund, die einen Wert um 67 (km / s) / Mpc ergeben. Das ist ein großes Problem. Wir haben jetzt mehrere Messungen der Hubble-Konstante mit völlig unabhängigen Methoden, und sie stimmen nicht überein. Wir bewegen uns über das sogenannte hinaus Hubble Spannung in völligen Widerspruch.
Durch das Optimieren der Supernovae-Ergebnisse wird die dunkle Energie nicht beseitigt. Es sieht immer noch so aus, als wäre dunkle Energie sehr real. Aber jetzt ist klar, dass wir etwas nicht verstehen. Es ist ein Rätsel, dass möglicherweise mehr Daten irgendwann gelöst werden, aber im Moment geben uns mehr Daten mehr Fragen als Antworten.
Referenz: Wong, Kenneth C. et al. „H.0LiCOW XIII. Eine 2,4% ige Messung von H.0 von Linsenquasaren: 5,3-Sigma-Spannung zwischen Sonden des frühen und späten Universums. “
