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Ansicht von der Milchstraße und der Sonne (li.) © APA (AFP/EPFL)
Ansicht von der Milchstraße und der Sonne (li.) © APA (AFP/EPFL)

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Forschende entwickelten bisher größte 3D-Karte des Universums

20.07.2020

Ein internationales Konsortium an Forschenden mit Beteiligung der ETH Lausanne (EPFL) hat mithilfe eines Teleskops mehrere Millionen Galaxien und Quasare analysiert. Das Resultat ist die bisher größte 3D-Karte des Universums, die kürzlich in Form von mehr als 20 wissenschaftlichen Arbeiten veröffentlicht wurde.

Diese Karte ist aus einer mehr als 20-jährigen Zusammenarbeit von mehreren hundert Wissenschafterinnen und Wissenschaftern aus rund 30 verschiedenen Institutionen aus der ganzen Welt entstanden, wie die Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne (EPFL) am Sonntag mitteilte. Hauptstandort des Projekts namens "Sloan Digital Sky Survey" ist in New Mexiko in den USA. Dort wurde mit einem riesigen optischen Teleskop geforscht.

Die veröffentlichten Analysen stammen insbesondere von der letzten kosmischen Sondierung namens "The extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey" (eBOSS). Auch mehrere Forschende der EPFL waren daran beteiligt: Jean-Paul Kneib, der das Laboratorium für Astrophysik (LASTRO) leitet, ist sogar der Initiator und war mehrere Jahre lang der Hauptforscher.

Kosmologische Schlüsselparameter identifiziert

Die fertiggestellte Karte zeigt Filamente von Materie und Hohlräumen, welche die Struktur des Universums von seinen Anfängen an, das heißt im Alter von nur 380.000 Jahren, genauer definieren. Von diesem Punkt aus maßen die Forschenden die wiederkehrenden Muster in der Verteilung der Galaxien und identifizierten mehrere kosmologische Schlüsselparameter, darunter die Dichte der dunklen Materie und der Energie im Universum.

Dafür untersuchten die am eBOSS-Projekt beteiligten Teams die Verteilung der Masse im Universum anhand verschiedener Tracer. Im Projekt forschte das Team bis zu elf Milliarden Jahre zurück in die Vergangenheit. Dazu benutzten sie sogenannte Quasare - der aktive Kern einer Galaxie, deren supermassenreiches Schwarzes Loch in ihrem Zentrum durch die darin eingeschlossene Materie extrem hell wird.

Die Karte zeigt, dass sich die Expansion des Universums an einem bestimmten Punkt beschleunigt hat und seither anhält. Die Forschenden machen dafür dunkle Energie verantwortlich. Diese Energie wird zwar von der allgemeinen Relativitätstheorie Einsteins umfasst, deren Ursprung ist jedoch nach wie vor ein Rätsel.

Unterschiede bei Expansionsgeschwindigkeit

Werden die eBOSS-Beobachtungen mit den bisher durchgeführten Studien über das frühe Universum verglichen, zeigen sich Unterschiede bei der Messung der Expansionsgeschwindigkeit. So ist etwa die heute allgemein akzeptierte, als "Hubble-Konstante" bezeichnete Konstante zehn Prozent langsamer als der Wert, der aus den uns am nächsten liegenden Galaxien berechnet wird.

Aufgrund der hohen Genauigkeit und der großen Vielfalt der Daten im eBOSS-Programm ist es laut Forschenden unwahrscheinlich, dass dieser Unterschied zufällig ist. Es gibt noch keine allgemein akzeptierte Erklärung für diese Unterschiede zwischen den verschiedenen Messungen. Eine These der Forschenden ist, dass eine noch unbekannte Form von Materie oder Energie aus dem Uruniversum Spuren in unserer Geschichte hinterlassen haben könnten.

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