Wie alt ist unser Universum und wie groß ist es? Ein Team unter Leitung der Universität von Hawaii hat sich dieser Frage angenommen und ist der Antwort mit einer komplexen Berechnung zumindest etwas näher gekommen.

Der Forschung liegt die Expansion des Universums zugrunde: Galaxien jenseits unserer unmittelbaren Nachbarschaft entfernen sich schneller, je weiter sie bereits entfernt sind. Messungen der Entfernungen von Galaxien, gepaart mit Informationen über ihre Geschwindigkeiten, geben Aufschluss über das Ausmaß des Universums und die Zeit, die seit seiner Entstehung vergangen ist.

Diese Maßgabe haben die Forscher:innen für ihr Vorgehen genutzt: Sie haben die Entfernungen und Geschwindigkeiten von Tausenden von Galaxien auf acht verschiedene Arten bestimmt. Die Entfernungen zu ganzen 56.000 Galaxien wurden nun in einer Karte namens Cosmicflows-4 zusammengefasst.

„Seit Galaxien vor hundert Jahren als von der Milchstraße getrennt identifiziert wurden, versuchen Astronomen, ihre Entfernungen zu messen“, wird Forschungsleiter Brent Tully in einer Mitteilung der Universität zitiert. „Jetzt sind wir durch die Kombination unserer genaueren und reichhaltigeren Werkzeuge in der Lage, Entfernungen von Galaxien und die damit verbundene Expansionsrate des Universums und die Zeit seit der Geburt des Universums mit einer Genauigkeit von wenigen Prozent zu messen.“

Aus den neu veröffentlichten Messungen leiteten die Forscher:innen die Expansionsrate des Universums ab, die Hubble-Konstante oder H0 genannt wird. Die Studie des Teams ergibt einen Wert von H0=75 Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec oder Mpc (1 Megaparsec = 3,26 Millionen Lichtjahre) (abgekürzt km/s/Mpc), mit einer sehr geringen statistischen Unsicherheit von etwa 1,5 Prozent.

Die Möglichkeiten, Galaxienentfernungen zu messen, sind nicht neu. Allerdings konzentrierten sich Forscher:innen bislang zumeist auf eine einzelne Methode. Das Cosmicflows-Programm basiert auf zwei eigenen Methoden mit Originalmaterial sowie Informationen aus weiteren, früheren Studien.

„Grundlegendes Problem mit unserem Verständnis der Physik des Kosmos“

Bislang ging die Physik der Evolution des Universums basierend auf dem Standardmodell der Kosmologie von einer Hubble-Konstante von H0=67,5 km/s/Mpc mit einer Unsicherheit von 1 km/s/Mpc aus. Die Differenz zwischen den gemessenen und den prognostizierten Werten für die Hubble-Konstante beträgt 7,5 km/s/Mpc – viel mehr, als angesichts der statistischen Unsicherheiten zu erwarten ist.

„Entweder gibt es ein grundlegendes Problem mit unserem Verständnis der Physik des Kosmos, oder es gibt einen versteckten systematischen Fehler bei der Messung von Galaxienentfernungen“, heißt es in der Mitteilung der Universität.