In die Dunkelheit starren
Die Expansion unseres Universums beschleunigt sich. Dieses seltsame Phänomen wird Dunkle Energie genannt und wurde erstmals vor etwa zwanzig Jahren bei Untersuchungen entfernter Supernova-Explosionen entdeckt. Seitdem sind mehrere unabhängige Beweislinien zu demselben mürrischen Ergebnis gekommen: Das Universum wird immer schneller immer dicker.
Was zum Teufel verursacht das? Was ist dunkle Energie? Verschiedene Ideen für mögliche Ursachen gibt es zuhauf. Vielleicht ist es eine Illusion, und unser Verständnis der Schwerkraft ist in diesen riesigen Maßstäben einfach falsch. Vielleicht durchdringt ein etwas mysteriöses Feld die gesamte Raumzeit, was die Verstärkung der Entfernungen zwischen Galaxien im gesamten Universum antreibt.
Die mit Abstand einfachste Erklärung ist, dass dunkle Energie einfach ist Dort. Eine einfache Konstante der Natur, die in den Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie erscheint. Dies ist der grundlegende Rahmen für das Verständnis der kosmologischen Materie. Es hat keine Erklärung und keinen Grund. Wie jede andere Konstante der Natur ist sie nur ein Teil der fundamentalen Realität.
Diese Erklärung ist zwar nicht ganz zufriedenstellend, erklärt jedoch alle bisher verfügbaren Daten.
Die Energie des Quasars nutzen
Und die Daten sind einfach folgende: Es scheint, dass die Stärke der dunklen Energie während der gesamten kosmischen Zeit absolut konstant geblieben ist. Es ist da, gegenwärtig und zeitlich und räumlich unveränderlich.
Könnte sein.
Eine der größten Herausforderungen bei der Untersuchung der Natur der Dunklen Energie besteht darin, dass wir kein vollständiges Bild der Expansionsgeschichte des Universums haben. Stattdessen haben wir kosmologische „Buchstützen“ - wir können die Expansion in relativ neuer Zeit mit Supernova vom Typ 1a untersuchen und kennen den Zustand des Universums, als es nur 380.000 Jahre alt war, über den kosmischen Mikrowellenhintergrund sehr genau.
Wir haben kein sehr klares Bild davon, was das Universum dazwischen vorhatte, aber kürzlich versuchen zwei Forscher, dies zu ändern, indem sie das Licht entfernter Quasare untersuchen. Diese Quasare sind ungeheuer helle Objekte, die durch die Gravitationskompression des Materials angetrieben werden, während es sich zusammendrückt, um in riesige schwarze Löcher zu passen. Quasare sind bei weitem die leistungsstärksten Motoren im Universum und daher ausgezeichnete Kandidaten, um zwischen den Buchstützen tief in die kosmische Geschichte zu blicken.
Die zentrale Herausforderung besteht jedoch darin, dass Sie nie ganz sicher sind, wie weit ein bestimmter Quasar entfernt ist. Wenn einer heller als der andere ist, ist der erste näher ... oder nur heller? Ohne eine Möglichkeit, diese zu entwirren, können Sie keine feste Distanz erreichen, was bedeutet, dass Sie die Ausdehnung des Universums seit der Zeit, in der Quasar sein Licht emittierte, nicht messen können.
Die Forscher wendeten jedoch einen neuen Trick an, indem sie zwei verschiedene Arten von Licht verglichen, die von den Quasaren emittiert wurden. Die erste Art ist Ultraviolett, das vom einfallenden Material selbst emittiert wird. Das zweite sind härtere Röntgenstrahlen, die aus der ultravioletten Strahlung erzeugt werden und von noch mehr umgebendem Gas auf höhere Energien gebracht werden. Durch den Vergleich dieser beiden Emissionsquellen können die Forscher die wahre Helligkeit jedes Quasars ermitteln und so ihre Entfernungen kennen.
Großer Riss, große Sache
Und die Forscher fanden heraus, dass nach ihren vorläufigen Ergebnissen die Dunkle Energie in der Vergangenheit schwächer war. Das heißt, es ist nicht konstant - es entwickelt sich und verändert sich und wird mit der Zeit stärker. Wenn dieses Ergebnis hält (und das ist eine große Sache) wenn) dann muss unsere einfachste Erklärung der dunklen Energie zugunsten von etwas Komplizierterem aus dem Fenster geworfen werden. Was eigentlich gut ist - eine sich verändernde dunkle Energie könnte uns die Hinweise geben, die wir brauchen, um neue Bereiche der Physik zu erkunden.
Dieses Ergebnis zeichnet aber auch ein düstereres Bild der Zukunft des Universums. Wenn die dunkle Energie konstant bleibt, leuchten die Sterne noch zig Billionen von Jahren, während die Galaxien sanft voneinander wegdriften. Aber wenn die dunkle Energie mit der Zeit stärker wird, wird ihre abstoßende Kraft überwältigend und treibt nicht nur Galaxien auseinander, sondern zerreißt auch die Galaxien selbst.
Und Sonnensysteme.
Und Planeten.
Und Moleküle.
Wie lange wird es dauern, bis sich dieses „Big Rip“ -Szenario abspielt? Es hängt davon ab, wie schnell dunkle Energie ansteigt, aber es könnte in nur wenigen Milliarden Jahren sein. Was kosmologisch gesehen nicht so lange dauert.
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