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  • Größte 3D-Karte des Universums veröffentlicht: Astrophysiker analysierten mehrere Millionen Galaxien

Astrophysiker veröffentlichen größte 3-D-Karte des Universums

  • Astrophysiker aus aller Welt haben mithilfe eines Teleskops mehrere Millionen Galaxien analysiert.
  • Somit konnte nach jahrelanger Arbeit die bisher größte dreidimensionale Karte des Universums präsentiert werden.
  • Diese zeigt die bedeutendsten Fortschritte in der Kosmologie des letzten Jahrzehnts.
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Die Arbeit hat sich gelohnt: Forscher des Sloan Digital Sky Survey (SDSS) haben eine der größten dreidimensionalen Karten des Universums veröffentlicht, die jemals erstellt wurden. Dazu haben die Wissenschaftler mit einem riesigen Teleskop in New Mexiko in den USA geforscht. Die umfassende Analyse der Karte schließt eine wichtige Lücke in der Erforschung des Weltalls. “Wir kennen sowohl die alte Geschichte des Universums als auch die jüngste Expansionsgeschichte ziemlich gut, aber in den mittleren elf Milliarden Jahren gibt es eine problematische Lücke”, sagt der Kosmologe Kyle Dawson von der Universität Utah, der das Team leitet und die Ergebnisse bekannt gab.

Die SDSS arbeitete insgesamt seit mehr als 20 Jahren an der Erstellung einer Karte vom Universum. Seit fünf Jahren arbeiteten die Astrophysiker an dieser letzten “Wissenslücke”, die jetzt aufgeklärt wurde. Die Informationen werden laut Dawson nun genutzt, “um einige der bedeutendsten Fortschritte in der Kosmologie des letzten Jahrzehnts zu erzielen”.

Zwei Millionen Galaxien wurden analysiert

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Die neuen Ergebnisse stammen aus dem erweiterten Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS), einer SDSS-Zusammenarbeit von mehr als 100 Astrophysikern weltweit. Die Forscher haben mehr als zwei Millionen Galaxien und Quasare – also Kerne von Galaxien – detailliert gemessen und analysiert, die elf Milliarden Jahre kosmischer Zeit abdecken. “Wir wissen, wie das Universum in den Kinderschuhen aussah, dank der Tausenden von Wissenschaftlern aus der ganzen Welt, die die relativen Mengen an Elementen gemessen haben, die kurz nach dem Urknall erzeugt wurden, und die den kosmischen Mikrowellenhintergrund untersucht haben”, heißt es in der Mitteilung der SDSS.

Innerhalb des großen Forschungsteams wurden die Analyseeinheiten aufgeteilt. Eine Gruppe erstellte den Teil der Karte, der sechs Milliarden Jahre alt ist. Dazu untersuchten sie die großen roten Galaxien. Andere Wissenschaftler stürzten sich auf die blauen Galaxien, um die jüngere Geschichte darzustellen. Um das Universum vor elf Milliarden Jahren abzubilden, verwendeten sie Quasare, also helle Galaxien.

Die SDSS-Karte zeigt die Galaxien und Quasare in den Farben des Regenbogens. Diese befinden sich innerhalb des beobachtbaren Universums. © Quelle: Anand Raichoor (EPFL), Ashley Ross (Ohio State University) und die SDSS Collaboration
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Universum wird schneller vergrößert

Die SDSS-Karte (obiges Foto) zeigt die Filamente und Hohlräume, die die Strukturen im Universum definieren. Es beginnt mit der Zeit, als das Universum erst etwa 300.000 Jahre alt war. Auf dieser Karte identifizierten die Forscher wiederkehrende Muster in der Verteilung der Galaxien, die mehrere Schlüsselparameter des Universums mit einer Genauigkeit von mehr als einem Prozent angeben. Die Signale dieser Muster sind in den Einschüben im Bild dargestellt.

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Zudem repräsentiert diese Karte den Aufwand von mehr als 20 Jahren Kartierung des Universums mit dem Teleskop. Die Forscher enthüllten, dass sich die Vergrößerung des Universums vor etwa sechs Milliarden Jahren beschleunigt hat und seitdem immer schneller wurde. Nach Angaben der Wissenschaftler sei diese beschleunigte Expansion auf eine mysteriöse Komponente des Universums zurückzuführen, die als “Dunkle Energie” bezeichnet werde und mit Albert Einsteins Relativitätstheorie übereinstimme. Jedoch sei das mit dem gegenwärtigen Verständnis der Teilchenphysik äußerst schwer zu vereinbaren.

Dieses Bild zeigt die Auswirkungen der eBOSS- und SDSS-Karten auf unser Verständnis der aktuellen Expansionsrate und Krümmung des Universums in den letzten 20 Jahren. © Quelle: Eva-Maria Mueller (Universität Oxford) und SDSS Collaboration

Insgesamt veröffentlichten die Wissenschaftler die Ergebnisse von mehr als 20 wissenschaftlichen Arbeiten. Diese Papiere beschreiben auf mehr als 500 Seiten die neuesten eBOSS-Daten. Will Percival von der Universität Waterloo betont, dass die detaillierten Analysen der eBOSS-Karte und die früheren SDSS-Experimente jetzt die genauesten Messungen des Expansionsverlaufs über den weitesten Bereich der kosmischen Zeit geliefert haben. “Diese Studien ermöglichen es uns, all diese Messungen zu einer vollständigen Geschichte der Expansion des Universums zu verbinden.”

Unterschiedliche Expansionsraten

Nach dem genauen Anschauen der eBOSS-Beobachtungen mit den früheren Studien des Universums sind deutliche Unterschiede erkennbar. So liegt die Messung der aktuellen Expansionsrate, die auch als Hubble-Konstante bezeichnet wird, etwa 10 Prozent unter dem Wert, der aus Entfernungen zu nahe gelegenen Galaxien ermittelt wurde. In dem Papier der veröffentlichten Studie wird betont, dass die eBOSS-Dateien eine hohe Genauigkeit aufweisen. Somit sei es unwahrscheinlich, dass diese Nichtübereinstimmung zufällig ist.

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“Nur mit Karten wie unserer kann man tatsächlich mit Sicherheit sagen, dass die Hubble-Konstante nicht übereinstimmt”, sagt Eva-Maria Mueller von der Universität Oxford, die die Analyse leitete. “Diese neuesten Karten von eBOSS zeigen es deutlicher als je zuvor.” Die Forscher haben keine Erklärung für die verschiedenen Werte, aber sie vermuten, dass eine bisher unbekannte Materie oder Energie aus dem früheren Universum Spuren in der Geschichte hinterlassen hat.

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