Dunkle Energie könnte sich im Laufe der Zeit verändern: Neues Modell stellt kosmologische Grundlagen infrage

Eines der zentralen Rätsel der modernen Kosmologie ist die Natur der dunklen Energie, die nach allgemeiner Auffassung für die beschleunigte Expansion des Universums verantwortlich ist. Neue Daten, insbesondere Beobachtungsergebnisse des DESI-Spektrographen, bringen Wissenschaftler jedoch auf den Gedanken, dass diese Komponente möglicherweise nicht konstant war: Ihre Eigenschaften haben sich womöglich zusammen mit der Entwicklung des Kosmos weiterentwickelt. Gestützt auf diese Beobachtungen hat ein internationales Forscherteam der Technischen Universität Istanbul unter der Leitung von Professor Özgür Akarsu eine theoretische Erklärung für diese Evolution vorgeschlagen. Die Arbeit wurde auf dem Preprint-Server arXiv veröffentlicht, wie RBC-Ukraine berichtet.

Was Kosmologen an den DESI-Daten beunruhigte

Das DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) erstellt eine dreidimensionale Karte von Millionen von Galaxien und erfasst subtile Anzeichen dafür, dass dunkle Energie kein streng konstanter Wert ist, wie es im Standardmodell angenommen wird. Genau diese Abweichungen von der „eingefrorenen“ Konstanten waren der Ausgangspunkt für die neue Arbeit: Die Forscher versuchten, eine theoretische Konstruktion zu finden, bei der die Änderung der Dichte der dunklen Energie nicht als künstliche Annahme, sondern als natürliche Konsequenz der Gleichungen entsteht.

Teleparallele Gravitation statt Raumkrümmung

Um die Beobachtungen zu erklären, wandte sich das Team einer alternativen Theorie zu — der sogenannten teleparallelen Gravitation. Im Gegensatz zu Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie, in der Gravitation über die Krümmung der Raumzeit beschrieben wird, stellt diese Theorie Gravitation über die Rotation oder „Torsion“ des Raumes dar. Zuvor wurde eine mathematische Variante dieser Theorie verworfen, da sie eine negative Dichte der dunklen Energie implizierte. Die Forscher haben diese Einschränkung bewusst aufgehoben und ein Szenario berechnet, in dem der entsprechende Parameter zeitlich variieren konnte.

Wie sich die Dichte der dunklen Energie Berechnungen zufolge veränderte

Die Berechnungen ergaben, dass die dunkle Energie in den ersten Milliarden Jahren nach dem Urknall eine negative Dichte aufwies. Vor etwa 9,5 Milliarden Jahren überschritt dieser Wert die Nullmarke und ist seitdem positiv. Die Autoren betonen, dass ein solcher Übergang auf natürliche Weise aus der mathematischen Struktur der Gleichungen selbst hervorgeht, ohne dass zusätzliche künstliche Variablen eingeführt werden müssen, was das Modell unter dem Aspekt der theoretischen Sparsamkeit attraktiv macht.

„Hubble-Konflikt“ und Überprüfung an 47 Millionen Objekten

Neben der Beschreibung der Evolution der dunklen Energie hilft der vorgeschlagene Ansatz nach Angaben der Forscher auch dabei, das sogenannte Problem der „Hubble-Spannung“ zu lösen — die Diskrepanz zwischen theoretischen Berechnungen und realen Messungen der Expansionsrate des Universums. Nun bereiten sich die Wissenschaftler darauf vor, das Modell an einem vollständigen DESI-Datensatz zu testen, der mehr als 47 Millionen kosmische Objekte umfasst. Sollte sich die Hypothese bestätigen, wird dies das Verständnis der Menschheit über die grundlegenden Gesetze der Physik und die Entwicklung des Universums von der Frühzeit bis heute grundlegend verändern.