Astronomen haben ein Problem mit dunkler Energie. Einerseits wissen wir seit Jahren, dass sich das Universum nicht nur ausdehnt, sondern beschleunigt. Es scheint eine dunkle Energie zu geben, die die kosmische Expansion antreibt. Wenn wir andererseits die kosmische Expansion auf unterschiedliche Weise messen, erhalten wir Werte, die nicht ganz übereinstimmen. Einige Methoden gruppieren sich um einen höheren Wert für Dunkle Energie, während andere Methoden sich um einen niedrigeren Wert gruppieren. Auf der packenden Hand muss etwas geben, wenn wir dieses Rätsel lösen wollen.
Die offensichtliche Antwort ist, dass einige der kosmischen Expansionsmessungen falsch sein müssen. Die Schwierigkeit bei dieser Idee besteht darin, dass diese Messungen sehr robust sind und mehrfach getestet wurden. Sie sind auch relativ ähnlich. Die Unsicherheiten waren jahrelang groß genug, dass sie sich überschnitten. Erst in den letzten Jahren, als sie genauer wurden, haben wir das Problem gesehen. Während einige argumentiert haben, dass dunkle Energie beseitigt werden sollte, ist es wahrscheinlicher, dass wir nur einige geringfügige Korrekturen an unserem Modell benötigen.
Eine mögliche Korrektur könnte darin bestehen, unser Verständnis von sogenannten Standardkerzen zu verfeinern. Eine Möglichkeit, die kosmische Ausdehnung zu messen, besteht darin, Objekte mit bekannter Helligkeit zur Messung galaktischer Entfernungen zu verwenden. Für große galaktische Entfernungen wird dies typischerweise von Supernovae vom Typ Ia durchgeführt. Diese können auftreten, wenn ein weißer Zwerg einen anderen Stern eng umkreist. Mit der Zeit kann der Weiße Zwerg Material von seinem Begleiter aufnehmen, bis er eine kritische Masse erreicht und als Supernova explodiert. Da die kritische Masse immer gleich ist, explodieren diese Supernovae immer mit der gleichen Helligkeit.
Eine neue Studie zur Astrochemie legt jedoch nahe, dass dies nicht immer der Fall ist. Verschiedene Arten von Supernovae werden durch Spektrallinien in ihrem Licht identifiziert. Supernovae vom Typ I zeigen in ihrem Spektrum keine Anzeichen von Wasserstoff, während Supernovae vom Typ II dies tun. Letzteres tritt auf, wenn der Kern eines großen Sterns am Ende seines Lebens zusammenbricht. Typ Ia sind Typ I-Supernovae, die auch eine Spektrallinie aus ionisiertem Silizium aufweisen. Das Silizium entsteht, wenn der meist kohlenstoffhaltige weiße Zwerg explodiert.
In dieser neuen Studie untersuchte das Team kosmisches Mangan und wie es sich im Laufe der Zeit gebildet hat. Mangan wird in beiden Arten von Supernovae sowie in anderen Elementen wie Eisen produziert. Aber jeder Typ produziert ein anderes Verhältnis von Mangan zu Eisen. Als das Team dieses Verhältnis über die kosmische Zeit maß, stellte es fest, dass es ziemlich konstant blieb. Dies ist überraschend, da die bekannten Raten von Supernovae vom Typ I und Typ II darauf hindeuten, dass das Manganverhältnis mit der Zeit zunehmen sollte.
Eine Möglichkeit, diese Diskrepanz zu beheben, besteht darin, dass Supernovae vom Typ Ia variabler sind als wir denken. Das übliche Modell legt nahe, dass weiße Zwerge vom Typ Ia an oder nahe ihrer kritischen Massengrenze explodieren, andere Modelle schlagen jedoch vor, dass sie inszenierte Detonationen erleiden könnten. Diese können verursacht werden, wenn eine anfängliche Instabilität eine Stoßwelle im Stern erzeugt, die eine Explosion auslöst, bevor sie die kritische Masse erreicht. Oder die Kollision zweier weißer Zwerge könnte zu einer mehrstufigen Explosion führen, die der Standard-Supernova vom Typ Ia ähnelt.
Damit das kosmische Mangan / Eisen-Verhältnis über die Zeit konstant bleibt, müssten etwa drei Viertel der Supernovae vom Typ Ia von diesen anderen Sorten sein. Wenn das stimmt, ist unsere Standardkerze doch nicht so Standard, und Messungen der Dunklen Energie mit dieser Methode könnten falsch sein.
Obwohl die Varianz von Supernovae eine Möglichkeit ist, beweist diese Studie nicht, dass Supernova-Messungen der Dunklen Energie falsch sind. Wir werden weitere Studien benötigen, um festzustellen, ob diese vorgeschlagene Variation korrekt ist.
Referenz: Eitner, P. et al. „Beobachtungsbeschränkungen für die Herkunft der Elemente. III. Die chemische Entwicklung von Mangan und Eisen. “
