Freitag, 14. September 2012

Neue Studie sieht Beweise für die Existenz Dunkler Energie mit einer Wahrscheinlichkeit von 99,996 Prozent


Visuelle Veranschaulichung der in der aktuellen Studie verwendeten Daten, in Form eines Schalenmodells für die extragalaktischen Karten mit zunehmender Entfernung zur Erde (l.). Während es sich bei der ersten Schale (r.v.d. Erde) um die Milchstrasse im sichtbaren Licht handelt, stellt die letzte und größte Schale die aktuelle Temperaturkarte der kosmischen Hintergrundstrahlung dar, wie sie mit dem WMAP-Satelliten erstellt wurde. | Copyright: NASA/BlueEarth; Milky Way: ESO/S. Brunier; CMB: NASA/WMAP

München (Deutschland) - Die bislang noch hypothetische "Dunkle Energie" zählt zu den großen kosmischen Rätseln unserer Zeit und wird vom derzeitigen Standardmodell der Kosmologie als Verallgemeinerung der kosmologischen Konstanten der allgemeinen Relativitätstheorie für de Beschleunigung der Ausdehnung des Universums verantwortlich gemacht. Um was es sich dabei jedoch genau handelt und ob es sie überhaupt gibt, darüber sind sich selbst Wissenschaftler nicht einig. Zumindest deutsche und britische Wissenschaftler sind sich nun jedoch zu "99,996 Prozent" sicher, dass es die Dunkle Energie gibt. Was die Dunkle Energie jedoch ist, können auch die Autoren der neuen Studie noch nicht sagen.

Laut den bisherigen Vorstellungen der von der Existenz der Dunklen Energie überzeugten Wissenschaftler besteht unser Universum zu 73 Prozent aus der mysteriösen Kraft, die u.a. für die 2010 nachgewiesene bis heute beschleunigt ablaufende Ausdehnung des Universums verantwortlich sein soll. (Der Rest des Universums besteht demnach zu 23 Prozent aus sog. Dunkler Materie und nur zu 4,6 % aus der sichtbaren, "normalen" Materie.)

Während bisherige Versuche des Nachweises der Dunklen Energie entweder an den eigenen Unsicherheiten scheiterten oder es sich dabei lediglich um indirekte Untersuchungen des sich ausdehnenden Universums handelte, bedienten sich die deutschen und britischen Wissenschaftler um Tommaso Giannantonio von der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und Robert Crittenden von der University of Portsmouth nun dem sogenannten integrierten Sachs-Wolfe-Effekt, der die Fluktuationen der Rotverschiebung der Photonen der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung als Beweis für die Existenz der Dunklen Energie dadurch erklärt, dass das Licht dieser Strahlung sich mehr ins bläuliche verschiebt, wenn es die Gravitationsfelder von Materiehaufen durchquert (Gravitative Rotverschiebung).

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Schon 1996 schlugen Critteden und Kollegen vor, dass Astronomen nach derartigen Minimalverschiebungen in Photonen (Lichtteilchen) suchen sollten, in dem sie die Temperatur der Strahlung anhand der entsprechenden Karten der Hintergrundstrahlung mit Karten von Galaxien im lokalen Universum vergleichen (s. Abb.).

Sollte die mysteriöse Dunkle Energie gar nicht erst existieren, so sollten sich keine Übereinstimmungen zwischen den Daten finden lassen. Wäre Dunkle Energie jedoch vorhanden, so würde sie sich durch die Tatsache verraten, dass die Photonen der kosmischen Hintergrundstrahlung beim Durchdringen großer Materiefelder Energie gewinnen würden.

Während der Sachs-Wolfe Effekt 2003 vom Fachmagazin "Science" als "Entdeckung des Jahres und von vielen Forschern schon damals als Beweis der Existenz Dunkler Energie gefeiert wurde, ist das tatsächlich nachweisbare Signal doch derart schwach und die Übereinstimmung zwischen den Karten derart gering, dass einige Wissenschaftler vermuteten, dass diese Effekte auch von anderen Quellen - wie etwa galaktischen Staubwolken - hervorgerufen werden könnten oder es sich sogar um Messfehler handelt.

Die neue Studie ist nun das Ergebnis zweijähriger Arbeit der Wissenschaftler, die darin alle bislang aufgebrachten Argumente gegen den Sachse-Wolf-Effekt als Nachweis der Dunklen Energie untersucht und geprüft haben. Im Ergebnis kommen die Forscher zu dem Schluss, dass die Wahrscheinlichkeit, dass tatsächlich die Dunkle Energie die heißeren Teile und damit übereinstimmenden Punkte in den Karten der kosmischen Hintergrundstrahlung verursachen, bei 99,996 Prozent liegt.

"Schon die nächste Generation der Erschließung der kosmischen Hintergrundstrahlung sollte definitive Daten liefern können und damit dann entweder Einsteins allgemeine Relativitätstheorie mitsamt der Dunklen Energie bestätigen, oder - was irgendwo natürlich noch viel spannender wäre - eine vollständige Revision unseres Verständnisses darüber, wie Gravitation wirkt, erfordern", so Giannantonio.

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