Astrophysiker schlagen eine neue Methode zur Messung der kosmischen Expansion vor
01/07/23 00:37
Seit einem Jahrhundert ist bekannt, dass sich das Universum ausdehnt, aber die genaue Geschwindigkeit dieser Expansion ist nach wie vor umstritten. Die Debatte darüber, wie schnell himmlische Objekte voneinander entfernt sind, wird oft als "Hubble-Spannung" bezeichnet und hat zu Diskrepanzen bei verschiedenen Messungen geführt. Ein Team von Wissenschaftlern, darunter Tejaswi Venumadhav Nerella von der UC Santa Barbara, hat nun eine neue Methode entwickelt, um diese Geschwindigkeit mithilfe von Gravitationswellen zu messen und möglicherweise die Debatte zu klären.
Bisher wurden Entfernungen im Kosmos auf zwei Arten gemessen: Zum einen werden "Standardlineale" verwendet, bei denen bekannte Objekte vermessen werden, um ihre Größe am Himmel abzuschätzen. Zum anderen werden "Standardkerzen" genutzt, bei denen die Leuchtkraft bekannter Objekte zur Bestimmung ihrer Entfernungen herangezogen wird. Nerella und sein Team schlagen eine Methode vor, die auf Gravitationslinsen basiert, einem Phänomen, bei dem massereiche Objekte das Licht oder andere Wellen verbiegen, die in ihrer Nähe durch den Raum reisen. Dabei können mehrere Kopien desselben Gravitationswellensignals entstehen, die zu unterschiedlichen Zeiten auf der Erde ankommen.
Diese Methode könnte dazu beitragen, die Hubble-Spannung genauer zu bestimmen, indem sie Informationen über die Verzögerungen zwischen den Signalen von gelinsden Gravitationswellen verwendet. Diese Signale würden von verschmelzenden Schwarzen Löchern stammen, die massive Energiemengen in Form von Gravitationswellen freisetzen. Bisher wurden keine stark gelensden Signale dieser Art entdeckt, aber die kommende Generation von Gravitationswellendetektoren könnte die nötige Empfindlichkeit erreichen.
Die Forscher erwarten, dass zukünftige Detektoren in der Lage sein werden, Signale von Millionen von verschmelzenden Schwarzen Löchern aufzuzeichnen, von denen einige aufgrund von Gravitationslinsenbildung mehrmals im selben Detektor erscheinen könnten. Die Analyse der Verzögerungen zwischen diesen wiederholten Signalen könnte wertvolle Informationen über die Hubble-Expansion liefern. Diese Methode hat den Vorteil, dass sie nicht von genauen Standorten oder Entfernungen der Schwarzen Löcher abhängig ist, sondern nur eine ausreichende Anzahl von gelensden Signalen erfordert.
Die Autoren sind zuversichtlich, dass diese Methode in den kommenden Jahren zur Klärung der Hubble-Spannung beitragen könnte und möglicherweise sogar Hinweise auf andere kosmologische Fragen liefern könnte, wie die Eigenschaften der Dunklen Materie im Universum. Es wird erwartet, dass die kommenden Fortschritte in der Gravitationswellendetektion eine aufregende Ära der kosmologischen Forschung eröffnen werden.
