Das Nichts leert sich

  • 17. August 2016

Dynamik kosmischer Voids bestätigt gängige kosmologische Modelle.

Unser Universum besteht zum großen Teil aus Leere, den kosmischen Hohlräumen (cosmic voids). Sie dehnen sich immer weiter aus, da die wenige in ihnen enthaltende Materie aufgrund der Schwer­kraft an ihre Ränder strebt. So ähnelt das Universum einem kosmischen Netzwerk mit großen weitgehend leeren Blasen, die mit Filamenten von Materie verbunden sind, auf denen sich die Galaxien verteilen. Nico Hamaus von der Ludwig-Maximilians-Universität München und seine Kollegen haben nun auf Basis von Daten des Sloan Digital Sky Surveys (SDSS), bei dem Wissenschaftler mit einem Teleskop die Struktur des Universums kartieren, Aufbau und Geometrie der Hohlräume berechnet.

Abb.: Die abgebildete Simulation zeigt die Verteilung der dunklen Materie in unserem Universum: Die Galaxien sind ungleichmäßig verteilt und von Hohlräumen umgeben. (Bild: N. Hamaus, LMU)

Abb.: Die abgebildete Simulation zeigt die Verteilung der dunklen Materie in unserem Universum: Die Galaxien sind ungleichmäßig verteilt und von Hohlräumen umgeben. (Bild: N. Hamaus, LMU)

Die Analysen der Forscher zeigen, mit welcher Dynamik sich die Hohlräume ausdehnen. „Nico Hamaus ist es zum ersten Mal gelungen, mit der Analyse der kosmischen Hohlräume kosmologische Modelle einzuschränken“, sagt Jochen Weller von der Universitäts­sternwarte der LMU. Wie Hamaus' Berechnungen zeigen, ist die Analyse kosmischer Hohlräume ein geeignetes Vorgehen, um die Gravitation in den leeren Regionen des Universums zu untersuchen und gleichzeitig die gesamte Materie­dichte des Universums zu bestimmen.

Damit leistet diese Untersuchung einen wichtigen Beitrag zu der Frage, warum sich das Universum immer schneller ausdehnt. Bislang gibt es in der Kosmologie darauf zwei mögliche Antworten: Entweder liegt es an der dunklen Energie, die fast siebzig Prozent unseres Universums ausmacht und der eine Art Anti-Gravitations­kraft zugeschrieben wird – oder Einsteins Allgemeine Relativitäts­theorie ist nur eingeschränkt gültig und muss durch eine neue Theorie der Schwerkraft ersetzt werden.

„Falls es im Universum Abweichungen von der Allgemeinen Relativitäts­theorie gibt, wäre dies insbesondere in den Hohlräumen der Fall. Wir haben in unserer Analyse aber keine signifikanten Abweichungen festgestellt“, sagt Hamaus. Das Ergebnis bestätigt also die vorherrschende Vorstellung von Gravitation im Universum, die bislang in Bezug auf die Hohlräume nicht geprüft worden war, und unterstützt die Annahme einer dunklen Energie in Form einer kosmologischen Konstante. „Unsere Studie zeigt, dass wir durch die Analyse kosmischer Hohlräume noch viel über den Ursprung und die Entwicklung unseres Universums lernen können.“

LMU / DE

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