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Roula Khalaf, Herausgeberin der FT, wählt in diesem wöchentlichen Newsletter ihre Lieblingsgeschichten aus.
Von unserer irdischen Veranda aus scheint der Kosmos voller Sterne und Galaxien zu sein. Wenn man jedoch herauszoomt, sollte es zu einer Odyssee omnidirektionaler Trägheit werden: eine endlose dunkle Fläche, in der Galaxien zu blassen Punkten schrumpfen und die in jede Richtung gleich aussieht.
Die als kosmologisches Prinzip bekannte Annahme, dass das Universum gleichmäßig mit Materie bestreut ist und für alle Beobachter gleich erscheint, ist mittlerweile umstritten.
Letzte Woche gab eine Doktorandin in England bekannt, dass sie eine riesige Galaxienkette entdeckt hatte, die sich über 1,3 Milliarden Lichtjahre erstreckt. Dieser sogenannte Große Ring aus Galaxien und Galaxienhaufen reiht sich in einen wachsenden Katalog von Mammutstrukturen ein, die alle wissenschaftlichen Erwartungen übertreffen. Zusammen mit anderen verwirrenden Beobachtungen lässt dies darauf schließen, dass das Standardmodell der Physik, in dem das kosmologische Prinzip eine unterstützende Rolle spielt, möglicherweise nicht das letzte Wort darüber ist, wie das Universum zu dem wurde, was es heute ist.
Ebenso faszinierend wie der Befund selbst ist die gemischte Reaktion unter den Kosmologen. „Viele Leute sind aufgeregt, aber trotzdem versteht man das [resistant] „Einstellung in der Kosmologie, die man sonst nirgends in der Wissenschaft findet“, erzählte mir Alexia Lopez, Studentin der University of Central Lancashire, die den Großen Ring entdeckte, am Montag. „Bei guter Wissenschaft sollte es darum gehen, unsere grundlegenden Annahmen zurückzudrängen und zu testen, aber es gibt eindeutig Leute, die das Standardmodell schützen wollen.“
Vielleicht liegt das daran, dass es in der Wissenschaft keine grundlegendere Frage gibt als die, wie das Universum begann – und alles, was unser Verständnis erschüttert, hinterlässt ein beunruhigendes wissenschaftliches und philosophisches Fragezeichen über unserer Existenz.
Der Große Ring wurde entdeckt, als Lopez die Gasabsorption im gemessenen Licht entfernter Quasare analysierte, die zu den leuchtendsten Objekten im Universum gehören. Ein bestimmtes Gas, eine Form von ionisiertem Magnesium, bekannt als MgII, ist mit Galaxien und Galaxienhaufen verbunden. „Es ist ein wirklich offensichtliches, erkennbares Merkmal in den Quasar-Spektren“, sagt Lopez über die Magnesiumabsorption und erklärt, dass die Methode weit entfernte Galaxien aufdecken kann, die sonst unentdeckt bleiben würden.
So wie ein Pappausschnitt auf einem von hinten beleuchteten Bildschirm eine Silhouette erzeugt, materialisierte sich der Große Ring, als das MgII-Gas um seine Galaxien einen Teil des Lichts der dahinter liegenden Quasare absorbierte. Wäre er von der Erde aus sichtbar, hätte der Ring einen Durchmesser von 15 Monden.
Lopez – zu deren Mitarbeitern Roger Clowes, Kollege aus Central Lancashire, und Gerard Williger von der University of Louisville, Kentucky, gehören – präsentierte ihre Erkenntnisse letzte Woche auf einem Treffen der American Astronomical Society in New Orleans. Sie schreibt es jetzt als wissenschaftliche Arbeit, wo es einem ordnungsgemäßen Peer-Review unterzogen wird. Im Jahr 2021 entdeckte sie mit derselben Methode einen ähnlichen Überbau namens Giant Arc. Diese sichelförmige Galaxienkurve ist größer als der Große Ring und erstreckt sich von der Nase bis zum Schwanz über mehr als 3 Milliarden Lichtjahre.
Diese Dimensionen sind wichtig: Beide sind größer als 1,2 Milliarden Lichtjahre und werden manchmal auch als Homogenitätsskala bezeichnet. Das sei ungefähr die Mindestentfernung, erklärt Lopez, über die das Universum einheitlich aussehen sollte – und dies nun nicht mehr der Fall sei. Der Große Ring und der Riesenbogen gesellen sich zu anderen übergroßen Fliegen in der Salbe des Standardmodells, darunter „Große Wände“ von Galaxien-Superhaufen. Die größte ist die Hercules-Borealis-Corona-Chinesische Mauer, die etwa 10 Milliarden Lichtjahre entfernt liegt und eine beeindruckende Breite von 10 Milliarden Lichtjahren hat.
Ist die Homogenitätsskala dann zu klein? Selbst wenn es vergrößert würde, würde es laut Lopez immer noch ein Rätsel darüber bleiben, wie solch riesige galaktische Strukturen im frühen Universum so schnell entstehen konnten.
Unwahrscheinliche Überstrukturen, von denen einige Forscher vermuten, dass sie einfach als statistischer Zufall entstehen könnten, sind nicht die einzigen Abweichungen vom Standardmodell. Ein weiterer Grund ist die überraschende Unbeständigkeit der Hubble-Konstante, einer Zahl, die mit der Expansion des Universums zusammenhängt. Wenn sich die Anomalien häufen, sieht das Standardmodell zunehmend minderwertig aus.
Als eine mögliche Lösung wurden kosmische Strings vorgeschlagen, bei denen es sich theoretisch um Defekte im Raum-Zeit-Gefüge handelt. Man kann sie sich als „Risse“ vorstellen, die sich bei der Entstehung des frühen Universums öffnen, ähnlich den Rissen, die im Eis entstehen, wenn Wasser gefriert. Diese Blips könnten die Bildung von Kuriositäten wie galaktischen Großen Mauern ermöglichen.
Der Große Ring ähnelt eher einer Spirale. Während Kosmologen darum kämpfen, dem Ganzen einen Sinn zu geben, hat es fast etwas Poetisches, wenn das Standardmodell durch einen kolossalen galaktischen Korkenzieher gelockert wird.