Astronomen finden ein weiteres Teil des Puzzles zur Dunklen Energie
Die hohe Geschwindigkeit, mit der das Universum sich ausdehnt, wird durch Dunkle Energie ausgelöst. Doch bislang ist es noch niemandem gelungen, auf das Wesen der Dunklen Energie Licht zu werfen. Doch jetzt hat ein Astronomen-Team aus Italien und Polen erfolgreich eine Methode entwickelt, mit der die riesigen Distanzen im Universum gemessen werden können. Sie stellten fest, dass Gammastrahlenausbrüche, sogenannte Energieexplosionen, eine wichtige Rolle in der Natur der Dunklen Energie spielen. Die Astronomen von der Physikalischen Fakultät der Universität Warschau (FUW) und der Universität von Neapel Federico II verwendeten ihr jüngstes Werk, um Modelle der Struktur des Universums zu überprüfen, das Dunkle Energie enthält. "Wir können die Entfernung einer Explosion anhand der Merkmale der Strahlung ermitteln, die während eines Gammastrahlenausbruchs ausgesendet wird", erklärt Professor Marek Demianski von der FUW. "Da einige dieser Explosionen mit den am weitesten entfernten Objekten im Weltraum zusammenhängen, von denen wir wissen, können wir jetzt zum ersten Mal die Geschwindigkeit der Zeit-Raum-Ausdehnung sogar in den relativ frühen Perioden nach dem Big Bang bewerten." Vor mehr als 12 Jahren haben Astronomen während der Analyse der Helligkeit einer Supernova des Tpy Ia bereits herausgefunden, dass die am weitesten entfernten Explosionen schwach zu sein scheinen. Binärsysteme bilden die Nische für Supernovae des Typs Ia. Einer der beiden Sterne ist dabei ein Weißer Zwerg, der ein Überrest eines Entwicklungszyklus von Sternen, die der Sonne ähnlich sind, ist. Der Weiße Zwerg nimmt das auf, was von den mit Wasserstoff gefüllten äußeren Schichten des zweiten Sterns des Systems, das sich ausdehnt, nachdem es in die Phase des Roten Riesen eingetreten ist, abfällt. Damit gewinnt der Weiße Zwerg an Masse. Wenn dieser dann das 1,4-fache der Sonnenmasse erreicht hat, explodiert und zerreißt er. Da sich die Bedingungen, die zu dieser Explosion führen, nicht verändern, setzen Supernovae vom Typ Ia immer die gleiche Menge an Energie frei. Und genau wegen dieses Merkmals können Astronomen Entfernungen im Weltraum messen. Die Forscher gehen davon aus, dass Supernovae des Typs Ia wegen ihrer geringeren Helligkeit weiter entfernt liegen als ursprünglich angenommen. Eine interessante Beobachtung war, dass die Ausdehnung an Geschwindigkeit nicht abnimmt, sondern das Universum beschleunigt. Deshalb musste eine neue Form von Masse-Energie, sogenannte Dunkle Energie, in diese Theorie aufgenommen werden, um die früheren Modelle des Universums und die Beobachtungen in Einklang zu bringen. Den Forschern zufolge zeigen die Messungen, dass eine enorme Menge an Dunkler Energie existiert, die rund 20 Mal höher ist als die Masse-Energie-Menge, die im Zusammenhang mit der Welt steht, die dem menschlichen Sinn noch zugänglich ist. Professor Demianski: "Dunkle Energie ist ziemlich wortwörtlich über Nacht zu einem der größten Mysterien des Universums geworden." Die Betrachtung der Dichte der Dunklen Energie zu verschiedenen Zeiträumen nach dem Big Bang kann Forschern bei der Entscheidung helfen, welches Modell zu verwenden ist, so das Team. Dunkle Energie ist bei konstanter Dichte mit der Eigenschaft der Raum-Zeit assoziiert. Die Dichte müsste sich allerdings verändern, wenn die Beschleunigung des Universums durch ein Skalares Feld ausgelöst wird. Doch die Beurteilung der Veränderungen in der Dichte der Dunklen Energie nach dem Big Bang ist sehr komplex und es kommt darauf an, dass man weiß wie die Entfernung zu sehr weit entfernten Objekten zu messen ist. Daher stamme auch die Idee, Gammastrahlenausbrüche für die Messung dieser weiten Entfernungen zu messen, so die Forscher. Ausgesendete Gammastrahlung ist so stark, dass sogar Objekte beobachtet werden können, die 400 Millionen Jahre nach dem Big Bang explodierten. "Wir kennen die Distanz zur Galaxie und wir wissen auch, wie viel Energie aus diesem Ausbruch die Erde erreicht hat. So konnten wir den Ausbruch kalibrieren, d.h. die Gesamtenergie der Explosion berechnen," erklärt Professor Demianski. "Wir haben keine physikalische Erklärung dafür, weshalb gewisse Merkmale von Gammastrahlenausbrüchen korrelieren, doch können wir sagen, dass, wenn registrierte Strahlung bestimmte Merkmale hat, dann hat der Ausbruch eine bestimmte Energie. Daher können wir Ausbrüche als eine Art Kerzenlicht zur Messung von Entfernungen verwenden."Weitere Informationen finden Sie unter: Fakultät für Physik, Universität Warschau (FUW): http://www.fuw.edu.pl/ Universität von Neapel Federico II: http://www.international.unina.it/
Länder
Italien, Polen