Neue Supernova-Studien wecken Zweifel an Theorie der Dunklen Energie

Zwei neue Analysen, die diesen Monat veröffentlicht wurden, werfen neue Fragen zu einer der Grundannahmen der modernen Kosmologie auf: dass eine mysteriöse Kraft namens Dunkle Energie die Expansion des Universums beschleunigt. Die Studien erscheinen in einer Phase allgemeiner Unsicherheit über das kosmologische Standardmodell, das in der bisher größten weltweiten Umfrage unter Physikern keine Mehrheit erhielt.

Ein Universum, das sich verlangsamen könnte

Eine im Fachjournal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlichte Studie von Forschern des Tata Institute of Fundamental Research in Mumbai und der University of Oxford hat den Pantheon+-Datensatz von mehr als 1.700 Supernovae vom Typ Ia neu analysiert. Dies ist dieselbe Klasse von Sternexplosionen, die Ende der 1990er-Jahre zur Nobelpreis-gekrönten Entdeckung der kosmischen Beschleunigung führte. Nach Korrektur für das Alter der Sterne, die diese Explosionen hervorrufen, stellte das Team fest, dass die Daten ein beschleunigtes Universum nicht mehr stützen. Stattdessen deuteten ihre Ergebnisse auf einen Kosmos hin, dessen Expansion sich verlangsamt.sciencedaily+2

"Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass die Helligkeit von Supernovae vom Typ Ia vom Alter der Sterne abhängt, von denen sie stammen", sagte Professor Subir Sarkar vom Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics in Oxford. "Wenn dieser Effekt nicht berücksichtigt wird, kann dies zu dem fehlerhaften Schluss führen, dass sich die Expansionsrate beschleunigt."sciencedaily

Die Forscher stellten außerdem fest, dass die scheinbare Beschleunigung je nach Richtung variiert. Dies ist ein Ergebnis, das sich nur schwer mit der Dunklen Energie vereinbaren lässt, da diese im gesamten Raum gleichmäßig wirken sollte.arxiv+1

Eine weitere Studie deutet darauf hin, dass sich Dunkle Energie verändern könnte

In einer separaten Arbeit, die vergangene Woche veröffentlicht wurde, trug ein Team um den Doktoranden Ryan Camilleri von der University of Queensland 2.884 Supernovae vom Typ Ia zum bisher umfassendsten Datensatz dieser Art zusammen. Dabei wurden historische Beobachtungen mit Daten des Dark Energy Survey kombiniert. Anstatt zu bestätigen, dass die Dunkle Energie unveränderlich und konstant ist, wie es das Standardmodell Lambda-CDM annimmt, lieferte die Analyse weitere Hinweise darauf, dass sich die Dunkle Energie im Laufe der Zeit verändern könnte.sci+2

"Anstatt das Standardmodell der Kosmologie zu bestätigen, das davon ausgeht, dass die Dunkle Energie fest und unveränderlich ist, haben wir weitere Hinweise darauf, dass sich die Dunkle Energie im Laufe der Zeit verändern kann", sagte Camilleri. Dieses Ergebnis deckt sich mit Erkenntnissen des Dark Energy Spectroscopic Instrument, das unabhängig voneinander Hinweise auf eine zeitlich variable Dunkle Energie entdeckte.china.org.cn+1

Kosmologen bleiben gespalten

Nicht alle Forscher akzeptieren diese Schlussfolgerungen. Eine Arbeit, die in derselben Ausgabe der Fachzeitschrift wie Sarkars Studie erschien und von Professorin Maria Vincenzi in Oxford mitverfasst wurde, argumentiert, dass die Beweise für die kosmische Beschleunigung auch nach Berücksichtigung der vom Sarkar-Team identifizierten Effekte robust bleiben. Eine weitere Analyse aus dem August widersprach ebenfalls und kam zu dem Schluss, dass sich das Universum weiterhin wie von aktuellen Modellen vorhergesagt ausdehnt.physics.ox+3

Die Debatte findet vor dem Hintergrund einer breiteren Unsicherheit statt. Die bisher größte Umfrage unter Physikern, die von Niayesh Afshordi vom Perimeter Institute geleitet und Anfang dieses Jahres veröffentlicht wurde, ergab, dass das Lambda-CDM-Modell unter den Befragten keine Mehrheit sichern konnte. Nur 51 % stimmten zu, dass das frühe Universum eine Inflation durchlief, und die Ansichten zur Dunklen Materie verteilten sich auf mehrere konkurrierende Erklärungen.scitechdaily+1

Beide Seiten blicken nun auf den Legacy Survey of Space and Time des Rubin-Observatoriums, der Hunderte von Tausenden Supernovae vermessen wird und dabei helfen könnte zu klären, ob sich das Universum wirklich beschleunigt ausdehnt, oder ob eine der größten Entdeckungen der Kosmologie überdacht werden muss.sciencedaily