Den Urknall gab es! James-Webb-Teleskop bestätigt wichtige Vorhersage von Hubble

Im Dezember 2021 wurde das James-Webb-Weltraumteleskop im Rahmen eines Projekts gestartet, mit dem die frühesten Momente des Universums erforscht werden sollen. Mit dem James Webb sollen sehr weit entfernte Galaxien beobachtet werden können, die zeigen, wie das Universum in den ersten Hunderten von Millionen Jahren aussah. Dies ist auf die Fähigkeit des Teleskops zurückzuführen, infrarote Wellenlängen zu beobachten.

Mit der Beobachtung eines so jungen Universums würde James Webb es uns ermöglichen zu verstehen, wie sich das Universum in diesen 13,8 Milliarden Jahren entwickelt hat. Eines der wichtigsten Konzepte ist die Expansionsrate des Universums, die uns sagt, wie stark sich die Raumzeit ausdehnt. Die Hubble-Konstante wird zur Beschreibung dieser Rate verwendet und basiert auf der Beziehung zwischen der Geschwindigkeit von Galaxien und ihrer Entfernung vom Sonnensystem. Die genaue Bestimmung dieses Wertes ist jedoch eine Herausforderung in der Astronomie, die als "Hubble-Spannung" bekannt geworden ist.

Mit Hilfe der Daten von James Webb ist es Astronomen gelungen, einen weiteren Schätzwert für die Hubble-Konstante zu ermitteln. Den Ergebnissen zufolge ist der Wert praktisch identisch mit dem Wert, der mit dem Hubble-Teleskop ermittelt wurde, das zu diesem Zweck in den 1990er Jahren in Betrieb genommen wurde. Diese Bestätigung der Hubble-Daten ist ein weiterer Schritt zum Verständnis der Expansion des Universums und vielleicht zur Lösung der aktuellen kosmologischen Krise.

Hubble-Konstante

Die Hubble-Konstante ist ein wichtiges Maß in der Kosmologie, da sie die Geschwindigkeit beschreibt, mit der sich das Universum ausdehnt. Sie wurde von dem Astronomen Edwin Hubble im Jahr 1929 vorgeschlagen, als er erstmals beobachtete, dass sich eine Galaxie umso schneller von uns entfernt, je weiter sie entfernt ist. Dies war eine der ersten Beobachtungen, die zeigte, dass sich das Universum ausdehnt, und veränderte den Kurs der Kosmologie für immer.

Die Messung der Hubble-Konstante scheint zwar einfach zu sein, stellt aber eine aktuelle Herausforderung in der Kosmologie dar, da sie sehr empfindliche Daten erfordert. Zur Messung der Hubble-Konstante werden mehrere Methoden verwendet, wobei die bekannteste Technik die Verwendung von Ia-Supernovae ist. Darüber hinaus kann auch der kosmische Mikrowellenhintergrund verwendet werden. Die Ergebnisse der verschiedenen Methoden haben jedoch zu unterschiedlichen Ergebnissen geführt, was zu einem Spannungsverhältnis führt, das als "Hubble-Spannung" bekannt ist.

Kosmologische Krise

Die "Hubble-Spannung" ist Teil eines als kosmologische Krise bekannten Phänomens, bei dem die Beobachtungsdaten von den theoretischen Modellen abweichen . Eine der wichtigsten Berechnungsmethoden, bei der Supernovae verwendet werden, führt zu einem Ergebnis nahe 73 km/s/Mpc, während eine andere bekannte Methode, bei der der kosmische Mikrowellenhintergrund verwendet wird, ein Ergebnis von 67 km/s/Mpc ergibt. Trotz der nahe beieinander liegenden Werte ist der Unterschied für kosmologische Modelle wichtig.

Einige Astrophysiker sind der Meinung, dass das kosmologische Standardmodell an seine Grenzen stößt, andere meinen, das Problem liege in den Daten oder in der Sichtlinie, die wir in der Milchstraße haben. Die Idee ist, dass mit neuen Teleskopen die Daten immer genauer werden und die kosmologische Krise allmählich gelöst werden kann.

JWST-Kontroverse

Die Ergebnisse des JWST sind bemerkenswert, weil das Teleskop bereits Mitte 2022 Gegenstand einer Kontroverse war. Als die ersten Ergebnisse des Teleskops veröffentlicht wurden, behaupteten mehrere Medien und Nachrichtenagenturen, das Teleskop habe "bestätigt, dass es den Urknall nicht gegeben hat". Diese Behauptungen waren jedoch falsch und entstanden nach Fehlinterpretationen einiger damals veröffentlichter Arbeiten.

Der Grund dafür war, dass die JWST-Daten größere und weiter entwickelte Galaxien zeigten als für das frühe Universum erwartet. Astronomen veröffentlichten Arbeiten, in denen sie argumentierten, dass die Theorie der Galaxienentstehung und -entwicklung überarbeitet werden müsse. Dieser Teil der Astronomie war schon immer Gegenstand von Debatten, und eines der Ziele des JWST war es, besser zu verstehen, wie sich Galaxien im frühen Universum gebildet haben. Keine der Daten liefert Beweise, die dem Urknallmodell widersprechen.

Neues Ergebnis

In einer kürzlich veröffentlichten Arbeit wurden JWST-Daten zu veränderlichen Sternen und Supernovae vom Typ Ia verwendet. Diese Objekte dienen als "Standardkerzen", da ihre Leuchtkraft theoretisch gut beschrieben ist und durch Messung ihrer scheinbaren Helligkeit die Entfernung des Objekts berechnet werden kann. Die Gruppe nutzte diese Beobachtungen zur Berechnung der Hubble-Konstante.

Die Forscher kamen zu einem Schätzwert von 72,6 ± 2,0 km/s/Mpc, der sehr nahe an dem aus den Hubble-Daten gewonnenen Wert von 72,8 km/s/Mpc liegt. Selbst bei der geringen Anzahl von Supernova-Beobachtungen des JWST deuten die ersten Ergebnisse bereits auf eine Übereinstimmung zwischen den Schätzungen beider Teleskope hin. Diese Übereinstimmung ist für die Kosmologie wichtig, und es wird erwartet, dass eine neue Berechnung durchgeführt wird, sobald mehr Daten zur Verfügung stehen. .

Hat der Urknall wirklich stattgefunden?

Die Urknalltheorie ist die Erklärung für den Beginn des Universums und wurde vorgeschlagen, nachdem mehrere Beobachtungen gezeigt hatten, dass das Universum expandiert. Seit den Beobachtungen von Hubble in den 1920er Jahren haben weitere Beobachtungen die Urknalltheorie bestätigt, darunter die 1965 entdeckte kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung, die ein "Echo" der ersten Momente des Universums darstellen würde.

Andere Beobachtungen, wie z. B. das Verhältnis von Elementen wie Wasserstoff und Helium, stimmen mit den Berechnungen auf der Grundlage der Urknalltheorie überein. Verschiedene Experimente und genaue Beobachtungen stimmen mit den Vorhersagen dieser Theorie überein. Und selbst wenn eine Beobachtung nicht übereinstimmt, reicht das nicht aus, um die Urknalltheorie, so robust sie auch sein mag, einfach zu Fall zu bringen.

Quellenhinweis:

Riess et al. 2024 JWST Validates HST Distance Measurements: Selection of Supernova Subsample Explains Differences in JWST Estimates of Local H0 The Astrophysical Journal