Das Universum dehnt sich in rasanter Geschwindigkeit aus. Dadurch entfernen sich auch die Galaxien voneinander – und zwar mit einer Geschwindigkeit, die proportional zu dem Abstand ist, den sie voneinander haben. Wie schnell sich Galaxien voneinander entfernen, beschreibt die sogenannte Hubble-Lemaître-Konstante.

Aber: Um diese fundamentale Größe der Kosmologie gab es zuletzt einige Verwirrung. Denn der Wert der Konstante scheint sich zu unterscheiden, wenn man sich unterschiedlich weit von der Erde entfernte Galaxien anschaut.

„Das Universum scheint sich in unserer Nähe – das heißt bis zu einer Entfernung von ungefähr drei Milliarden Lichtjahren – schneller auszudehnen als in seiner Gesamtheit“, erklärt Pavel Kroupa vom Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik der Universität Bonn. „Und das dürfte eigentlich nicht sein.“

Diese sogenannte „Hubble-Spannung“ gilt als eines der großen Rätsel der Kosmologie. Jetzt scheint es dafür eine Lösung zu geben. Die Diskrepanz der Messwerte lässt sich offenbar durch die Verwendung einer alternativen Gravitationstheorie erklären, wie ein internationales Forschungsteam der Universitäten Bonn und St. Andrews herausgefunden hat.

Demnach befindet sich die Erde in einer Region des Weltalls mit vergleichsweise wenig Materie – die Forscher:innen beschreiben das auch als „riesige Leere“ oder „Luftblase im Kuchen“. Weil um diese Blase herum die Materiedichte höher ist, ziehen die Gravitationskräfte die Galaxien in der Blase zum Rand des Hohlraums – und zwar „schneller als eigentlich zu erwarten wäre“, wie Indranil Banik von der St.-Andrews-Universität erklärt.

Allerdings sieht das Standardmodell der Kosmologie solche Unterdichten oder „Blasen“ nicht vor. Laut der von Albert Einstein aufgestellten Theorie zur Natur der Gravitation müsste die Masse im All gleichmäßig verteilt sein. Dann wären die hohen Geschwindigkeiten der beobachteten Galaxien aber nur schwer zu erklären.

Kroupa: „Eventuell verhalten sich die Gravitationskräfte aber anders als von Einstein erwartet.“ Die Forscher:innen nahmen sich daher eine abgewandelte Gravitationstheorie vor, die der israelische Physiker Mordehai Milgrom in den 1980er-Jahren vorgeschlagen hatte.

Dessen sogenannte „Modifizierte Newton’sche Dynamik“ gilt bis heute als Außenseitertheorie, „sagt die Existenz derartiger Blasen jedoch exakt voraus“, wie Kroupa erklärt. Sollte sich die Gravitation nach den Milgrom’schen Vorstellungen verhalten, würde die Hubble-Spannung verschwinden, eines der großen Rätsel der Kosmologie wäre gelöst.

Ihre Lösung für das Problem der Hubble-Spannung haben die Forscher:innen in einer Studie dargelegt, die jetzt im Fachmagazin Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) erschienen ist.