Dunkle Energie könnte sich mit der Zeit verändern: Fast 3000 Supernovae stellen das klassische Universumsmodell infrage

Wissenschaftler haben Daten von fast 3000 Supernovae der Typs Ia analysiert und gelangt zu dem Schluss, dass die dunkle Energie – die Kraft, die die beschleunigte Expansion des Universums antreibt – möglicherweise nicht konstant ist, sondern sich mit der Zeit verändert. Dies berichtet RBC-Ukraine unter Verweis auf eine Studie, die auf dem Preprint-Server arXiv veröffentlicht wurde. Das Ergebnis könnte eine der Grundannahmen der modernen Kosmologie überdenken und neue Fragen zur Natur der kosmischen Expansion aufwerfen.

Wie Supernovae zu „Standardkerzen“ wurden

Supernovae der Typs Ia gehen in Doppelsternsystemen hervor: Wenn einer der Sterne erlischt und sich in einen Weißen Zwerg verwandelt, zieht dieser Materie von dem Nachbarstern an sich. Überschreitet die Masse des Weißen Zwergs die sogenannte Chandrasekhar-Grenze, kommt es zu einer gewaltigen thermonuklearen Explosion. Die entscheidende Eigenschaft solcher Ereignisse ist ihre nahezu identische Leuchtkraft, die es Astronomen ermöglicht, sie als Referenz, als „Standardkerze“, zur Messung kosmischer Entfernungen und der Rotverschiebung des Lichts zu verwenden. Genau auf diesen Messungen beruht das Bild der beschleunigten Expansion des Universums und damit im Wesentlichen die Existenz der dunklen Energie.

Neubewertung dreißigjähriger Beobachtungen

Die Forscher haben die Teleskopbeobachtungen der letzten rund 30 Jahre in ein einheitliches System zusammengeführt und dabei eine Reihe systematischer Effekte berücksichtigt: den Einfluss kosmischen Staubes, die Masse der Galaxien und den Effekt der Gravitationslinsenbildung. Dieser umfassende Ansatz ermöglichte es, die Fehlerquellen zu verringern und eine genauere Schätzung der Entwicklung der Expansion zu erhalten. Laut den Autoren hat gerade die Kombination der Supernova-Daten mit der kosmischen Hintergrundstrahlung und den Verteilungskarten der Galaxien die Abweichung vom traditionellen Bild einer konstanten dunklen Energie aufgedeckt.

Abweichung von der Konstante

Den Ergebnissen zufolge weisen unabhängige Messungen aus zwei verschiedenen Quellen – Supernova-Explosionen und Relikt-Schallwellen des frühen Universums – darauf hin, dass der Einfluss der dunklen Energie mit der Zeit nachlässt. Das bedeutet, dass die dunkle Energie möglicherweise keine strikte kosmologische Konstante ist, sondern eine dynamische Größe, die sich gemeinsam mit der Expansion des Kosmos entwickelt. Die Autoren betonen, dass die Studie noch nicht abgeschlossen ist: Sie wird durch neue Beobachtungen von Astrophysikern im Rahmen des Programms DEBASS (Dark Energy Bedrock All-Sky Supernova) ergänzt.

Widersprüchliche Daten

In der wissenschaftlichen und publizistischen Debatte um die dunkle Energie gibt es unterschiedliche Schwerpunkte, die offen dargelegt werden sollten. Einerseits interpretiert das klassische ΛCDM-Modell und die meisten früheren Beobachtungen die dunkle Energie als konstante Größe (kosmologische Konstante), und genau diese Interpretation bleibt in der Kosmologie nach wie vor die vorherrschende. Andererseits deutet die neue Studie auf arXiv auf ihre Entwicklung hin, und einzelne Publikationen schlagen alternative Szenarien vor: So wird etwa diskutiert, dass die dunkle Energie sich möglicherweise von dunkler Materie „ernährt“ und die Form der Galaxienhalos beeinflusst, sowie Szenarien, in denen die Expansion des Universums in ferner Zukunft durch ein „Big Crunch“ (Großes Zusammenfallen) abgelöst werden könnte. Ein eindeutiges Endergebnis gibt es somit nicht: Es handelt sich um konkurrierende Interpretationen derselben Beobachtungen, und das letzte Wort werden die neuen Daten des DEBASS-Programms und der vollständige Begutachtungsprozess haben.

Bedeutung für die Grundlagenphysik

Wenn sich die Entwicklung der dunklen Energie bestätigt, wird dies nicht nur die Natur der dunklen Energie selbst präzisieren, sondern auch einen wichtigen Hinweis für die Vereinigung der allgemeinen Relativitätstheorie Albert Einsteins mit der Quantenmechanik liefern – einer Aufgabe, die zu den zentralen der modernen theoretischen Physik gehört. Auf dieser Stufe sind die Schlüsse vorläufig: Die Arbeit ist auf einem Preprint-Server veröffentlicht und erwartet sowohl eine unabhängige Begutachtung als auch eine Bestätigung durch neue Beobachtungen, daher sind die Ergebnisse als starkes, aber noch nicht endgültiges Signal zu betrachten.