Möglicherweise lauert im Universum eine exotische Form dunkler Energie, die eine hartnäckige Diskrepanz bei der Messung der Expansionsrate des Universums erklären könnte.
Diese sogenannte frühe dunkle Energie könnte in den Kinderschuhen des Universums existiert haben und bald darauf aus der Existenz geflackert sein. Dies würde wiederum erklären, warum die Expansionsraten nicht übereinstimmen.
Dunkle Energie ist die unbekannte, mysteriöse Form von Energie, die den Raum durchdringt und das Universum immer schneller nach außen schleudert. In den letzten zwei Jahrzehnten haben Wissenschaftler, die die beschleunigte Expansion des Universums untersuchen, zwei sehr unterschiedliche Raten gefunden. Das erste Licht des Universums - die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung oder CMB - deutet auf eine geringere Expansionsrate des Weltraums hin als Untersuchungen von Supernovas und pulsierenden Sternen im nahe gelegenen Universum. Mit anderen Worten, das Universum scheint sich jetzt schneller auszudehnen, als es in der frühen Geschichte kurz nach dem Urknall vorhergesagt werden würde.
Diese Meinungsverschiedenheit wurde als "Hubble-Spannung" bezeichnet. Da die CMB-Rate im Widerspruch zu anderen Schätzungen steht und ihre Berechnung auf kosmologischen Modellen beruht, wird angenommen, dass im Modell etwas fehlen muss - beispielsweise neue Gesetze der Physik oder unbekannte Arten von Materie.
Ein neues Papier, das am 4. Juni in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht wurde, schlägt vor, dass frühe dunkle Energie das fehlende Stück sein könnte, das die frühe Expansionsrate des Universums verändert. In diesem Fall hätte diese frühe dunkle Energie das Aussehen von CMB auf subtile Weise beeinflusst und erklärt, warum die gemessene Expansion geringer als erwartet ist. Zukünftige hochauflösende Beobachtungen des CMB könnten zeigen, ob es im jungen Universum tatsächlich frühe dunkle Energie gab.
"Die Rolle dieser frühen dunklen Energie besteht darin, die Expansionsrate etwa 100.000 Jahre nach dem Urknall zu beeinflussen", sagte Vivian Poulin, Hauptautor des neuen Papiers und Forscher am Laboratoire Univers et Particules de Montpellier, einer Abteilung des französischen Nationalen Wissenschaftszentrums Forschung in Frankreich, sagte Live Science. "Damals hätte dies bis zu 10% der gesamten Energiedichte im Universum ausgemacht."
Die vorgeschlagene frühe dunkle Energie hätte nicht lange gedauert - wahrscheinlich schon nach wenigen hunderttausend Jahren. Im frühen Universum hätte diese dunkle Energie wie eine frühere, vorübergehende kosmologische Konstante funktioniert - der unbekannte Faktor, der verwendet wird, um die derzeitige beschleunigte Expansion unseres Universums sowie die Expansion unmittelbar nach dem Urknall zu erklären. Sobald es jedoch verschwunden wäre, wäre die Expansionsrate des Universums wieder durch die moderne kosmologische Konstante - die aktuelle dunkle Energie - definiert worden.
"Es gibt viele Modelle auf dem Markt, die produzieren könnten", sagte Poulin gegenüber Live Science. "Die von uns vorgeschlagene ist von der Stringtheorie inspiriert."
Die Wissenschaftler werden weiterhin die Auswirkungen der frühen dunklen Energie auf die Bildung des Universums untersuchen, einschließlich der großräumigen Strukturen von Galaxien. Bevorstehende Missionen wie das Large Synoptic Survey Telescope und das Euclid Telescope könnten in nur fünf Jahren direkt auf Anzeichen früher dunkler Energie testen, sagte Poulin.
"Ich denke, es ist sehr wichtig, über neuartige Wege nachzudenken, wie die Spannung gelöst werden kann, wie es diese Autoren tun", sagte Wendy Freedman, Astronomin an der Universität von Chicago, die nicht an der neuen Arbeit beteiligt war, gegenüber Live Science. "Letztendlich wird dies empirisch mit Daten mit höherer Genauigkeit gelöst. Und Experimente und Programme, die sich in den nächsten Jahren in der Entwicklung befinden, sollten in der Lage sein, diese Modelle zu testen und diese Frage entscheidend zu klären."
