Astronomie: Das Universum soll älter sein als bisher angenommen
Das Universum hat nach den derzeitigen kosmologischen Modellen ein Alter von 13,8 Milliarden Jahren. Doch es gibt ein Problem, das mit dem Weltraumteleskop James Webb (JWST) aufgekommen ist.
Es entdeckt immer wieder Galaxien, die es in einem solchen Stadium zu einem so frühen Zeitpunkt des Universums gar nicht geben dürfte. Der kanadische Physiker Rajendra P. Gupta schlägt daher in einer Studie vor, das Alter des Universums neu zu bestimmen(öffnet im neuen Fenster) .
Dabei geht es nicht um ein paar Jährchen. Laut dem Wissenschaftler soll das Universum etwa doppelt so alt ein und vor circa 26,7 Milliarden Jahren entstanden sein. Dies würde zumindest die frühen Galaxien erklären, die vom JWST aufgenommen wurden .
Die Bestimmung des Alters von Galaxien
Einige dieser neu entdeckten Galaxien stammen aus einer Zeit der kosmischen Dämmerung zwischen 500 und 800 Millionen Jahren nach dem Urknall. Sie sind bereits zu Scheiben mit Ausbuchtungen herangewachsen, die Galaxien ähneln, die eine lange Entwicklungsphase durchlaufen haben. Zudem sind kleinere Galaxien offenbar massereicher als größere – was genau das Gegenteil von dem ist, was man erwartet.
Das Alter von Galaxien wird aus der Expansionsrate des Universums abgeleitet, indem die Rotverschiebung der Spektrallinien im Licht entfernter Galaxien gemessen wird. Die Rotverschiebung des Lichts ist vergleichbar mit dem Dopplereffekt beim Schall: Geräusche scheinen eine höhere Frequenz (Tonhöhe) zu haben, wenn sie sich nähern, und eine niedrigere, wenn sie sich wieder entfernen. Die Rotverschiebung, eine niedrigere Lichtfrequenz, zeigt an, dass sich ein Objekt entfernt. Je größer die Entfernung der Galaxie, desto höher die Rückzugsgeschwindigkeit und die Rotverschiebung.
Bis zum Start des Hubble-Weltraumteleskops in den 1990er Jahren wurde das Alter des Universums aufgrund von Unsicherheiten bei der Expansionsrate auf sieben bis 20 Milliarden Jahre geschätzt. Neuere Beobachtungen führten zu dem heute akzeptierten Wert von 13,8 Milliarden Jahren.
Eine neue Theorie erklärt die Funde vom JWST, passt aber dennoch nicht ganz
Gupta schlägt vor, verschiedene Theorien miteinander zu vereinen, um möglicherweise das tatsächliche Alter des Universums herauszufinden – falls es tatsächlich älter ist als angenommen. Am ehesten zu den neuen Daten von James Webb würde dem Forscher zufolge ein Hybridmodell passen. Dieses verlängert die Zeit der Galaxienentstehung um das 10- bis 20-Fache gegenüber dem Standardmodell und bietet damit genügend Zeit für die Entstehung gut entwickelter, scheinbar unmöglicher früher Galaxien, wie sie beobachtet wurden.
Hierfür kombinierte Gupta das Standardmodell der Kosmologie mit der Theorie des müden Lichts. Diese wurde als Hypothese für ein statisches Universum aufgestellt, bei dem die Photonen des Lichts auf dem Weg von der Quelle zu ihrem Beobachter altern – weswegen das Modell auch als Photonenalterung bekannt ist.
Die Hypothese kann andere kosmologische Beobachtungen wie die Rotverschiebung von Supernovae und die Gleichförmigkeit des kosmischen Mikrowellenhintergrunds nicht zufriedenstellend erklären. Die Lichtermüdung wird von der überwiegenden Mehrheit der Wissenschaftler nicht als ernsthafte Alternative in Betracht gezogen. Außerdem sprechen viele experimentelle Befunde für die Expansion des Universums.
Wie alt das Universum nun tatsächlich ist? Erst einmal wird das klassische Standardmodell der Kosmologie weiter Bestand haben und das Alter des Universums auf 13,8 Milliarden Jahre datieren.
Zur Studie
Die Studie wurde am 7. Juli 2023 im Fachmagazin Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht: JWST early Universe observations and ΛCDM cosmology(öffnet im neuen Fenster) (JWST-Beobachtungen des frühen Universums und ΛCDM-Kosmologie).
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