Im Dezember 2021 wurde das James Webb-Weltraumteleskop im Rahmen eines Projekts zur Erforschung der frühesten Momente des Universums gestartet. Die Idee ist, dass James Webb es ermöglichen würde, sehr weit entfernte Galaxien zu beobachten, die zeigen würden, wie das Universum in den ersten Hunderten von Millionen Jahren aussah. Möglich wird dies durch die Fähigkeit des Teleskops, Infrarotwellenlängen zu beobachten.
Mit Beobachtungen eines so jungen Universums würde James Webb es 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 angibt, wie schnell sich die Raumzeit ausdehnt. Zur Beschreibung dieser Rate wird die Hubble-Konstante verwendet, die auf dem Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit von Galaxien und ihrer Entfernung vom Sonnensystem basiert. Diesen Wert genau zu bestimmen, ist jedoch eine Herausforderung in der Astronomie, bekannt als „Hubble-Spannung“.
Anhand der Daten von James Webb konnten Astronomen eine neue Schätzung der Hubble-Konstante berechnen. Den erzielten Ergebnissen zufolge Der Wert ist praktisch identisch mit dem Wert, der mit dem Hubble-Teleskop ermittelt wurde, das in den 1990er Jahren zu diesem Zweck gestartet wurde. Diese Bestätigung der Hubble-Daten stellt einen Fortschritt beim Verständnis der Expansion des Universums dar und könnte möglicherweise zur Lösung der aktuellen kosmologischen Krise beitragen.
Hubble-Konstante
Die Hubble-Konstante ist ein wichtiges Maß in der Kosmologie, da sie die Expansionsrate des Universums beschreibt. Dies wurde 1929 vom Astronomen Edwin Hubble vorgeschlagen, als er erstmals beobachtete, dass sich eine Galaxie umso schneller von uns entfernt, je weiter sie entfernt ist. Diese Beobachtung war eine der ersten, die zeigte, dass sich das Universum ausdehnt und den Lauf der Kosmologie für immer verändert.
Die Hubble-Konstante ist definiert als das Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit, mit der sich eine Galaxie entfernt, und ihrer Entfernung von der Milchstraße.
Obwohl es einfach erscheint, bleibt die Messung der Hubble-Konstante eine große Herausforderung in der Kosmologie, da sie äußerst präzise Daten erfordert. Für diese Berechnung werden verschiedene Methoden verwendet, die bekannteste ist die Verwendung von Supernovae vom Typ Ia. Zusätzlich kann auch der kosmische Mikrowellenhintergrund (CMB) genutzt werden. Die mit unterschiedlichen Methoden erzielten Ergebnisse weisen jedoch Abweichungen auf, was zu einer Spannung namens „ „Spannung de Hubble“.
Kosmologische Krise
Die „Hubble-Spannung“ ist Teil eines umfassenderen Phänomens, das als kosmologische Krise bekannt ist. wo Beobachtungsdaten von theoretischen Modellen abweichen. Beispielsweise liefert eine der Hauptberechnungsmethoden unter Verwendung von Supernovas einen Wert von ungefähr 73 km/s/Mpcwährend eine andere Methode, die auf dem kosmischen Mikrowellenhintergrund basiert, liefert 67 km/s/Mpc. Obwohl sie nahe beieinander liegen, stellen diese Werte einen erheblichen Unterschied für kosmologische Modelle dar.
Auffallend ist, dass beide Methoden präzise sind, die Divergenz jedoch bestehen bleibt. Einige Astrophysiker vermuten, dass diese Diskrepanzen Einschränkungen im kosmologischen Standardmodell aufzeigen könnten, während andere glauben, dass das Problem in den Daten oder unserer Sichtlinie zur Milchstraße liegen könnte. Die Hoffnung besteht darin, dass die Daten mit den neuen Teleskopen noch zuverlässiger werden und die kosmologische Krise schrittweise gelöst werden kann.
Die Kontroverse um das JWST
Die JWST-Ergebnisse erregen Aufmerksamkeit, da das Teleskop bereits Mitte 2022 Gegenstand von Kontroversen war. Als die ersten Ergebnisse des Teleskops veröffentlicht wurden, kursierten mehrere Kanäle und Nachrichtenmeldungen mit der Behauptung, es habe „bestätigt, dass der Urknall nicht existierte“. Die Behauptungen waren jedoch falsch und kamen aufgrund von Fehlinterpretationen einiger damals veröffentlichter Artikel ans Licht.
Der Grund dafür war, dass die JWST-Daten größere und weiter entwickelte Galaxien zeigten, als für das frühe Universum erwartet. Astronomen haben Artikel veröffentlicht, in denen sie argumentieren, dass die Theorie der Galaxienentstehung und -entwicklung überarbeitet werden muss. Dieser Bereich der Astronomie war schon immer Gegenstand von Debatten und eines der Ziele von JWST war es, besser zu verstehen, wie Galaxien im frühen Universum entstanden. Keine der Daten liefert Beweise gegen das Urknallmodell.
Neues Ergebnis
In einem kürzlich veröffentlichten Artikel wurden JWST-Daten zu veränderlichen Sternen und Supernovae vom Typ Ia verwendet. Diese Objekte funktionieren wie „Standardkerzen“, da ihre Helligkeit theoretisch gut beschrieben ist und durch Messung der scheinbaren Helligkeit die Entfernung des Objekts berechnet werden kann. Die Gruppe nutzte diese Beobachtungen, um die Hubble-Konstante zu berechnen.
Die Forscher erhielten eine Schätzung von 72,6 ± 2,0 km/s/Mpc, ein Wert, der sehr nahe an dem liegt, der durch die Hubble-Teleskopdaten erhalten wurde, die einen Wert von 72,8 km/s/Mpc schätzen. Trotz der begrenzten Anzahl von Supernova-Beobachtungen durch JWST deuten erste Ergebnisse bereits auf eine Übereinstimmung zwischen den Schätzungen der beiden Teleskope hin. Diese Konsistenz ist in der Kosmologie wichtig und es wird erwartet, dass eine neue Berechnung durchgeführt wird, sobald mehr Daten verfügbar sind.
Ist also der Urknall passiert?
Die Urknalltheorie ist die Erklärung für den Beginn des Universums und wurde aufgrund verschiedener Beobachtungen vorgeschlagen, die zeigten, dass sich das Universum ausdehnt. Seit Hubbles Beobachtungen in den 1920er Jahren haben andere Beobachtungen die Urknalltheorie weiterhin bestätigt. Eine davon ist die Entdeckung der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung im Jahr 1965, die ein „Echo“ aus den ersten Augenblicken des Universums sein sollte.
Andere Beobachtungen, etwa die Anteile von Elementen wie Wasserstoff und Helium, stimmen mit Berechnungen auf Basis der Urknalltheorie überein. Verschiedene Experimente und genaue Beobachtungen stimmen mit den Vorhersagen dieser Theorie überein. Und selbst wenn eine Beobachtung dem widerspricht, reicht das nicht aus, um die Urknalltheorie einfach zu widerlegen, da sie so robust ist.
Artikelreferenz:
Riess et al. 2024 JWST validiert HST-Entfernungsmessungen: Auswahl einer Supernova-Teilstichprobe erklärt Unterschiede in JWST-Schätzungen von lokalem H0 Das Astrophysikalische Journal
