- Eine aktuelle Studie legt nahe, dass sich die Expansionsgeschwindigkeit des Universums nicht länger beschleunigt, sondern bereits in eine Phase der Verlangsamung eingetreten ist
- Nach Korrektur dafür, dass die Helligkeit von Typ-Ia-Supernovae durch einen Altersbias der Sterne (age-bias) beeinflusst wird, stimmen die Daten nicht mehr mit dem bisherigen ΛCDM-Kosmologiemodell überein
- Die korrigierten Daten passen besser zu einem zeitlich veränderlichen Dunkle-Energie-Modell und zeigen außerdem Konsistenz mit BAO- (akustische Oszillationen) und CMB-Daten (kosmische Hintergrundstrahlung)
- Die Analyse deutet darauf hin, dass Stärke und Eigenschaften der Dunklen Energie sich im Laufe der Zeit abschwächen und verändern und dass sich das Universum derzeit bereits in einem Zustand verlangsamter Expansion befindet
- Sollten sich die Ergebnisse bestätigen, könnte dies als kosmologischer Paradigmenwechsel 27 Jahre nach der Entdeckung der Dunklen Energie gelten
Überblick über die Studie
- Die neue Studie legt die Möglichkeit nahe, dass die Expansion des Universums in einen Zustand der Verlangsamung statt der Beschleunigung eingetreten ist
- Bisher ging man davon aus, dass Dunkle Energie Galaxien immer schneller auseinanderdrückt
- Das neue Ergebnis stellt diese Hypothese infrage
- Die Studie wurde in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht
- Das Forschungsteam wird von Professor Lee Youngwook von der Yonsei University geleitet und analysierte die Möglichkeit zeitlicher Veränderungen der Dunklen Energie
Korrektur des Altersbias in Supernova-Daten
- Das Forschungsteam stellte fest, dass Typ-Ia-Supernovae zwar als „Standardkerzen“ verwendet wurden, ihre Helligkeit jedoch je nach Alter des Muttersterns variiert
- Supernovae in jungen Sternpopulationen erscheinen dunkler, solche in älteren Populationen heller
- Bei der Analyse einer großen Stichprobe von 300 Galaxien bestätigte sich, dass dieser Effekt mit einem Konfidenzniveau von 99,999 % statistisch signifikant ist
- Nach Korrektur dieses Bias stimmten die Supernova-Daten nicht mehr mit dem ΛCDM-Modell (einschließlich kosmologischer Konstante) überein
- Stattdessen passten sie besser zu einem zeitvariablen Dunkle-Energie-Modell, das aus BAO+CMB-Daten abgeleitet wurde
Neues Modell der kosmischen Expansion
- Werden die korrigierten Supernova-Daten mit BAO- und CMB-Ergebnissen kombiniert, wird das Standard-ΛCDM-Modell stark ausgeschlossen
- Die kombinierte Analyse zeigt, dass sich das Universum derzeit nicht in beschleunigter, sondern in verlangsamter Expansion befindet
- Das Forschungsteam erklärt, dass es im Unterschied zur bisherigen Schlussfolgerung des DESI-Projekts (derzeit beschleunigt, in Zukunft verlangsamt) bereits in die Phase der Verlangsamung eingetreten sei
- Dies stimmt auch unabhängig mit einer reinen BAO-Analyse oder einer BAO+CMB-Analyse überein
Nachfolgende Überprüfung und weitere Pläne
- Zur Verifizierung der Ergebnisse führt das Team derzeit einen „evolution-free test“ durch
- Dabei werden Supernovae über den gesamten Rotverschiebungsbereich hinweg ausschließlich in jungen Galaxien gleichen Alters verglichen
- Erste Ergebnisse stützen die Hauptschlussfolgerung
- Das Vera C. Rubin Observatory soll in den kommenden fünf Jahren mehr als 20.000 Supernova-Wirtsgalaxien entdecken
- Dadurch dürften präzise Altersmessungen und Validierungen in der Supernova-Kosmologie möglich werden
Dunkle Energie und kosmologische Bedeutung
- Dunkle Energie macht etwa 70 % der Energie des Universums aus, doch ihre Natur bleibt weiterhin ein Rätsel
- Die vorliegende Studie deutet darauf hin, dass Dunkle Energie sich mit der Zeit abschwächt und entwickelt
- Falls sich die Ergebnisse bestätigen, könnte seit der Entdeckung der Dunklen Energie im Jahr 1998 eine grundlegende Revision des Verständnisses der Expansion des Universums nötig werden
- Es wird erwartet, dass Beobachtungsinstrumente der nächsten Generation wie DESI und das Rubin Observatory eine Schlüsselrolle bei der Aufklärung der Natur der Dunklen Energie und der kosmischen Evolution spielen werden
3 Kommentare
Hacker-News-Kommentare
Ich habe eine Studie gelesen, die nahelegt, dass die Annahme falsch sein könnte, dass der Standardisierungsprozess der Helligkeit von Typ-Ia-Supernovae nicht vom Alter der Sterne abhängt.
Nachdem das Alter der Wirtsgalaxien der Supernovae direkt gemessen wurde, wurde eine Korrelation auf dem Niveau von 5,5σ zwischen standardisierter Helligkeit und Alter gefunden.
Dadurch entsteht eine systematische Verzerrung in Abhängigkeit von der Rotverschiebung, die sich durch die bisherige Massenkorrektur nicht beheben lässt.
Nach Korrektur dieses Alters-Bias passten die Daten laut Studie besser zum CDM-Modell.
Link zum Paper
Allerdings räumen sie den Bias ein, dass die Stichprobe auf niedrige Rotverschiebungen und bestimmte Galaxientypen konzentriert ist.
Künftig wollen sie die Ergebnisse mit Rubin-LSST-Daten aktualisieren. Nach dem seit Jahrzehnten geltenden LCDM-Modell ist das wirklich eine spannende Zeit.
Ich hatte das Gefühl, dass Vorhersagen über Dunkle Materie oder Dunkle Energie im Vergleich zu den Daten übermäßig selbstsicher sind.
Es gibt zu wenig Bemühungen, neue Modelle auszuprobieren, und Versuche, bestehende Modelle zu ersetzen, werden oft eher unterdrückt.
Letztlich tun wir mit den schwachen Daten, die wir haben, unser Bestes, aber ich denke, es gibt immer noch viel Raum für neue Forschung.
Der Kernpunkt ist, dass Typ-Ia-Supernovae als Standardkerzen (standard candle) des Universums galten, in Wirklichkeit aber stark vom Alter der Sterne beeinflusst werden.
Da diese Methode ein zentrales Mittel zur Messung kosmischer Entfernungen und der Expansionsgeschwindigkeit des Universums ist, wäre es ein gewaltiger wissenschaftlicher Wendepunkt, falls sich diese Annahme als falsch erweist.
Ich bin sehr gespannt, welche Gegenargumente dazu kommen werden.
DESI-Paper, Paper des koreanischen Forschungsteams
dann könnte „Beschleunigung“ vielleicht nicht nur eine Zunahme der Entfernung sein, sondern auch eine Veränderung des Zeitflusses.
Das wirkt so selbstreferenziell, dass mir davon der Kopf schwirrt.
Ich finde es interessant, dass diese Studie genau diesen Zweifel berührt.
Die Lösung des Problems ist einfach. Man muss nur 5 Milliarden Jahre warten, dann weiß man, welches Modell stimmt.
Persönlich hoffe ich auf ein sich verlangsamendes Universum. Dann könnten wir mehr Raum erforschen.
Ich habe mir eine Erinnerung gesetzt, es dann noch einmal zu prüfen.
In den 5 Milliarden Jahren werde ich Sterne mit Dyson-Sphären umhüllen und darin alle Welten simulieren.
Wenn diese Studie stimmt, wird Big Bounce wieder möglich.
Das Universum könnte ein System sein, das unendlich Expansion und Kontraktion wiederholt.
bewertete Professor Carlos Frenk von der Universität Durham das als „sehr provokativ und interessant, aber es könnte falsch sein“.
Das heißt also, es ist ein Ergebnis, das man nicht ignorieren kann.
Es gibt im Universum nicht genug Materie, damit es wieder in sich zusammenfällt; es würde sich für immer verlangsamt weiter ausdehnen.
Diese Studie ist der erste Versuch, diese Annahme tatsächlich zu überprüfen.
Wir können nur innerhalb einer Kugel mit einem Radius von etwa 46,5 Milliarden Lichtjahren beobachten; was darüber hinausliegt, ist unbekannt.
Wenn man eine feste kosmologische Konstante durch ein Dunkle-Energie-Modell, das sich mit der Zeit verändert, ersetzt,
bräuchte man zusätzliche Parameter, um diese Entwicklung zu beschreiben. Ich frage mich, ob dadurch nicht die Gefahr von Overfitting entsteht.
Vielleicht hat sich die Anpassung an die Daten einfach nur wegen Overfitting verbessert.
Ich denke, das Universum könnte eine Struktur sein, die sich wie ein elastischer Körper ausdehnt und zusammenzieht.
Existenz ist ein nicht zu verneinendes Konzept, und wenn man Multiversum, Mengenlehre oder interaktionsbasierte Evolutionsgesetze betrachtet,
dann besteht alles aus interagierenden Daten.
Entfernung ist letztlich nur ein Maß der Möglichkeit. Das ist eine etwas metaphysische Idee.
Das gesamte Universum ist immer ein vollständiges Sein, und unendlich klein und unendlich groß stehen in einer yin-und-yang-artigen Beziehung zueinander.
definitionsgemäß als existierend bezeichnen könnte.
Das Argument der Unvermeidbarkeit der Existenz müsste also präziser sein.
Wenn man sich Abbildung 3 ansieht,
wirkt es wie eine Sinuswelle, wenn man den Teil nach der „Gegenwart“ ausblendet. Fast wie ein kosmischer Resonanzgong.
Es fühlt sich fast so an, als hätte jemand das Sonnensystem erschaffen und danach die Expansionsgeschwindigkeit verringert.
Ich bin kein Wissenschaftler, aber ich habe immer gedacht, dass die Cosmic Distance Ladder
ungenau sein könnte, weil sie auf der Annahme beruht, dass die Helligkeit von Standardkerzen konstant ist.
Eine direkte Messung der CMB (kosmische Hintergrundstrahlung) erscheint mir eher einfacher und weniger fehleranfällig.
Wikipedia-Artikel
Aber auch CMB-Messungen sind ohne Modellinterpretation nicht sinnvoll.
In einem Modell ohne Dunkle Materie oder Dunkle Energie würde sich schon die Interpretation der CMB ändern.
Solche Informationen lassen sich aus der Lichtkurve abschätzen.
Referenzlink
Unterschiedliche Methoden sollten zum gleichen Ergebnis führen; wenn sie das nicht tun, ist das ein Signal dafür, dass uns etwas entgeht.
Sowohl die korrigierten Supernova-Daten als auch die BAO+CMB-Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Dunkle Energie mit der Zeit schwächer wird.
Die Forschenden behaupten, dass das Standardmodell ΛCDM statistisch ausgeschlossen sei.
Sie sagen aber nicht, dass Dunkle Energie vollständig unnötig ist. Ich frage mich, warum.
Bisher wiesen alle Beobachtungen auf dieselbe Menge Dunkler Energie hin,
doch diese Studie legt nahe, dass Supernovae auf nahezu null Dunkle Energie hindeuten.
Dann könnte Dunkle Energie etwas Dynamisches sein, das anfangs stark war und heute fast verschwunden ist.
Ironischerweise waren Supernovae der erste Hinweis auf Dunkle Energie,
und diesmal könnte sich das als bloßer Zufall herausstellen.
Ich war verwirrt, weil im Artikel kein Datum stand. Ich meine, ich hätte schon Anfang des Jahres eine ähnliche Überschrift gesehen.
Ich möchte wissen, ob das hier neue Ergebnisse sind.
Diese Studie stützt diese Richtung noch stärker.
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Ich frage mich, warum man so wichtige Informationen so versteckt.
In letzter Zeit habe ich auf YouTube über Kanäle wie "Wissenschaft schauen" und "Lee Gang-mins Magazinverlag" viel über den Weltraum gesehen.
Vielleicht schaue ich mir das deshalb noch einmal genauer an. Haha, und beim Lesen von ΛCDM dachte ich: Ach, davon habe ich schon mal gehört! Das fand ich irgendwie faszinierend.
Ich bin wirklich überrascht, wie breit aufgestellt die Mitglieder der Hacker-News-Community sind, wenn sogar unter solchen Artikeln so viele Kommentare zusammenkommen.
Ich habe neulich ohnehin im BODA-Kanal gesehen, dass sie für diese Forschung direkt Professor Lee Young-wook von der Yonsei-Universität eingeladen hatten, der eine Erklärung zu der betreffenden Arbeit gegeben hat.
Die Aussage „Das hier scheint so etwas wie ein Zwischenschritt auf dem Weg zu einer noch größeren Entdeckung zu sein.“ fand ich wirklich beeindruckend.
https://www.youtube.com/watch?v=3FK_9wdUnVo