• vom 07.03.2016, 20:33 Uhr

Natur


Astronomie

Berechnen, wie sich das All ausdehnt




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  • Forscher simulieren die Expansion des Universums.

Genf. (est/sda) Schweizer Wissenschafter haben ein Computerprogramm entwickelt, das die Ausdehnung des Universums präziser als bisher simulieren kann. Die Berechnungen sollen Einblicke in eines der größten Rätsel in der Evolution des Weltalls und in die Entstehung von kosmischen Strukturen bringen, berichtet das Team der Universität Genf imFachmagazin "Nature Physics".

An sich erleben wir den Raum als statisch. Doch der Urknall vor etwa 13,8 Milliarden Jahren dehnte ihn aus. Zunächst nahm die Wissenschaft an, dass Effekte der Schwerkraft diese Ausdehnung irgend wann abbremsen würden. Beobachtungen von Supernovae zeigten aber, dass genau das Gegenteil stattfindet: Der Kosmos expandiert immer schneller. Somit muss es etwas geben, das ihn auseinandertreibt. Einer gängigen Theorie zufolge zog sich die Materie an. Ansammlungen davon lagen schließlich irgendwann so weit auseinander, dass ihre Anziehungskraft in Relation zum "Zwischenraum" immer schwächer wurde. Vor etwa fünf Milliarden Jahren wurde dann das Bestreben, zu expandieren, stärker als alles andere. Welche Faktoren dabei eine Rolle spielen, ist Gegenstand intensiver Forschung.


60 Milliarden Zonen
Bisherige Programme hatten sich auf numerische Simulationen gestützt, die auf der Newtonschen Gravitationstheorie beruhen. Sie waren sehr präzise, wenn sich die Materie im Universum langsam bewegt, also mit etwa 300 Kilometern pro Sekunde. Für schnellere Materiepartikel erlaubten sie jedoch nur ungefähre Berechnungen. Außerdem ließen sich damit nicht die Fluktuationen der dunklen Energie berechnen, die 70 Prozent der Energie im All ausmacht, und für dessen beschleunigte Ausdehnung verantwortlich ist. Daher brauchte es neue Simulationen für die Entstehung kosmischer Strukturen, berichten die Forscher um Ruth Durrer in einer Aussendung der Universität Genf.

Die neue Simulation sei präziser als bisherige, da sie auf Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie basiert. Laut der Relativitätstheorie sind Raum und Zeit dynamisch und veränderlich. Außerdem beinhaltet die Simulation erstmals die jüngst nachgewiesenen Gravitationswellen, die beim Urknall entstanden sind, und die Rotation der Raumzeit.

Die Genfer Physiker untersuchten einen würfelförmigen Ausschnitt im Weltall mit 60 Milliarden Zonen. Jede Zone enthielt einen Teil einer Galaxie. Die Forschenden berechneten die Bewegung der Teilchen und die Distanz und Zeit zwischen zwei Galaxien im Universum. Die Ergebnisse verglichen sie mit Simulationen auf Basis der Newtonschen Gleichungen. Sie hoffen, damit die Effekte von Gravitationswellen und der Rotation der Raumzeit bei der Entstehung von Strukturen im All messen zu können.




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Dokument erstellt am 2016-03-07 18:38:03



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