Unter der Leitung eines jungen vietnamesischen Wissenschaftlers an der University of Michigan (USA) haben Untersuchungen Hinweise darauf gefunden, dass sich große Strukturen und Verbindungen zwischen Galaxien im Universum langsamer entwickeln als von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt.
Dr. Nguyen Nhat Minh – Foto: NVCC
Erfahren Sie mehr über Schwerkraft und dunkle Energie
Forscher der University of Michigan haben zudem gezeigt, dass die Diskrepanz zwischen Theorie und Daten immer deutlicher wird, wenn Dunkle Energie (eine Energieart unbekannter Natur, die im Universum weit verbreitet ist) die Expansion des Universums beschleunigt. Hauptautor der Arbeit ist Nguyen Nhat Minh, ein junger vietnamesischer Kosmologe und ehemaliger Student der Fakultät für theoretische Physik an der Universität für Naturwissenschaften in Ho-Chi-Minh-Stadt.Die Entdeckung wurde in Physical Review Letters veröffentlicht, einer Fachzeitschrift, die von Google Scholar in den Bereichen Mathematik und Physik auf Platz 1 gerankt wird. Aufgrund ihrer Bedeutung wurde die Forschung von der Redaktion der American Physical Society als herausragende Arbeit bewertet und in zahlreichen internationalen Physikzeitschriften veröffentlicht. Galaxien sind überall im Universum wie ein riesiges Spinnennetz miteinander verbunden. Ihre Verteilung im Raum ist nicht zufällig, sondern tendiert zur Clusterbildung. Tatsächlich begann das gesamte Materienetz des Universums im frühen Universum mit winzigen Materieklumpen, wuchs allmählich zu einzelnen Galaxien heran und bildete schließlich Galaxienhaufen und -filamente. Das Universum besteht nicht nur aus Materie. Es enthält höchstwahrscheinlich auch eine mysteriöse Komponente namens Dunkle Energie. Dunkle Energie beschleunigt die Expansion des gesamten Universums. Wenn Dunkle Energie die Expansion des Universums beschleunigt, hat sie den gegenteiligen Effekt auf große Strukturen. Dr. Nhat Minh analysierte: „Wenn die Schwerkraft wie ein Verstärker wirkt, der die Störungen der Materie verstärkt und so ihr Wachstum zu großen Strukturen fördert, dann wirkt Dunkle Energie wie ein Dämpfer, der die Störungen abschwächt und das Wachstum dieser Strukturen behindert.“ Daher, so Nhat Minh, „können wir, indem wir verstehen, wie sich Strukturen im Universum bilden und entwickeln, die Natur der Schwerkraft und der Dunklen Energie besser verstehen.“
Materie im frühen Universum verband sich im Spätstadium allmählich zu großen kosmischen Strukturen - Illustration: NHAT MINH - MAI THANH
Die Bewegung von Galaxien weiter studieren
Dr. Nhat Minh und seine Kollegen, Professor Dragan Huterer und Dr. Yuewei Wen (beide von der University of Michigan), untersuchten die zeitliche Entwicklung großer Strukturen im Laufe der Evolution des Universums und nutzten dabei verschiedene Datenquellen aus der Weltraumforschung. Laut Michigan News nutzten sie zunächst die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung (CMB), die aus Photonen besteht, die kurz nach dem Urknall, der das Universum entstehen ließ, emittiert wurden. Diese Photonen liefern eine Momentaufnahme des frühen Universums. Wenn die Photonen unsere Teleskope erreichen, können ihre Bahnen durch die Schwerkraft großer Strukturen entlang ihrer Bahn gekrümmt werden. Durch die Untersuchung dieses Phänomens können die Forscher Rückschlüsse auf die Struktur und Materieverteilung im Universum ziehen. Kosmologen nutzten das Phänomen der Verzerrung des Lichts entfernter Hintergrundgalaxien durch die Gravitationswechselwirkung mit Materie zwischen ihnen und den Teleskopen und entschlüsselten diese Verzerrungen, um die Materieverteilung zwischen uns und den entfernten Hintergrundgalaxien zu bestimmen. „Wichtig ist, dass sich die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung und die Hintergrundgalaxien in unterschiedlichen Entfernungen von unseren Teleskopen befinden. Daher liefert uns der schwache Gravitationslinseneffekt der Galaxien Informationen über die Materieverteilung im Universum zu einem Zeitpunkt, der näher bei uns liegt, als die Informationen über die Materieverteilung, die wir aus dem schwachen Gravitationslinseneffekt der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung ableiten“, erklärte Minh gegenüber den Michigan News. Um die Strukturentwicklung auch zu späteren Zeitpunkten zu verfolgen, untersuchen Kosmologen weiterhin die Bewegung von Galaxien im nahen Universum. Wenn Galaxien in den Gravitationseinfluss kosmischer Strukturen geraten, liefert ihre Bewegung Informationen, die direkt mit der Entwicklung dieser Strukturen zusammenhängen.Neue Forschungsergebnisse erklären den „S8-Widerspruch“?
Die neue Entdeckung der Forscher könnte die sogenannte „S8-Verwirrung“ in der Kosmologie auflösen. S8 ist ein Parameter, der das Strukturwachstum im Universum beschreibt. Die Uneinigkeit entstand, als Wissenschaftler zwei verschiedene Methoden zur Bestimmung des S8-Werts verwendeten und die mit beiden Methoden erhaltenen Werte nicht übereinstimmten. Die erste Methode, die Photonen aus der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung verwendete, zeigte einen höheren S8-Wert als der aus Messungen schwacher Gravitationslinsen (die die beobachteten Formen von Galaxien strecken und verzerren) und kollabierender Galaxien abgeleitete Wert. Keine der beiden Methoden misst das Strukturwachstum in der Gegenwart. Stattdessen untersuchen sie die Struktur zu früheren Zeiten und extrapolieren dann auf die Gegenwart, vorausgesetzt, das Standardmodell ist das korrekte Modell des Universums. Die aus der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung gewonnene Struktur liegt nahe am frühen Universum, während die aus Gravitationslinsen und Galaxienhaufen gewonnene Struktur im späteren Universum, näher an der Gegenwart, liegt. Laut Dr. Nhat Minh werden die Erkenntnisse der Forscher über die Unterdrückung des Wachstums von Materie und Struktur im späten Universum dazu führen, dass die beiden S8-Werte aus den beiden Messungen vollständig miteinander übereinstimmen.Tuoitre.vn
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