Seit Jahrzehnten kämpfen Physiker darum, zu erklären, warum sich das Universum schneller ausdehnt, anstatt sich zu verlangsamen. Die Standarderklärung „dunkle Energie“ bleibt rätselhaft und veranlasst Wissenschaftler, alternative Theorien zu erforschen. Jetzt schlagen Forscher der Universität Bremen und der Siebenbürgischen Universität Brașov einen radikalen Wandel vor: Die Beschleunigung wird nicht durch eine unsichtbare Kraft verursacht, sondern durch das Gefüge der Raumzeit selbst.
Das Problem der Dunklen Energie
Seit Ende der 1990er Jahre haben Beobachtungen entfernter Supernovae gezeigt, dass sich die Expansion des Universums beschleunigt. Dies führte zur Hypothese der Dunklen Energie, einer hypothetischen Energieform, die etwa 68 % des Universums ausmacht und der Anziehungskraft der Schwerkraft entgegenwirkt. Trotz ihrer Verbreitung in kosmologischen Modellen ist die wahre Natur der Dunklen Energie unbekannt, was grundlegende Fragen zu unserem Verständnis des Kosmos aufwirft.
Finsler-Schwerkraft: Ein neuer geometrischer Ansatz
Der neue Rahmen, der in einem im Journal of Cosmology and Astroparticle Physics veröffentlichten Artikel detailliert beschrieben wird, basiert auf einer Erweiterung von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie namens Finsler-Gravitation.
Im Gegensatz zur Allgemeinen Relativitätstheorie, die eine starre geometrische Struktur der Raumzeit annimmt, ermöglicht die Finsler-Gravitation eine flexiblere und dynamischere Geometrie. Dadurch lässt sich die Wechselwirkung von Materie, insbesondere Gasen, mit der Schwerkraft genauer beschreiben. Das Team berechnete die Friedmann-Gleichungen (die die Expansion des Universums beschreiben) unter Verwendung dieses allgemeineren Rahmens neu.
Beschleunigung ohne dunkle Energie
Die Ergebnisse waren verblüffend: Die modifizierten Friedmann-Gleichungen sagen natürlich eine beschleunigte Expansion des Universums auch in Abwesenheit dunkler Energie voraus. Die Beschleunigung entsteht nicht durch eine exotische Kraft, sondern durch die zugrunde liegende Geometrie der Raumzeit selbst.
„Dies ist ein spannender Hinweis darauf, dass wir die beschleunigte Expansion des Universums zumindest teilweise ohne dunkle Energie auf der Grundlage einer verallgemeinerten Raumzeitgeometrie erklären können“, sagte Dr. Christian Pfeifer.
Was das bedeutet
Dadurch wird die dunkle Energie nicht vollständig beseitigt, noch wird das Standardmodell über Nacht gestürzt. Es deutet vielmehr darauf hin, dass einige Effekte, die derzeit der Dunklen Energie zugeschrieben werden, tatsächlich auf einer differenzierteren Beschreibung der Schwerkraft beruhen könnten. Die Arbeit eröffnet neue Wege zum Verständnis der Expansion des Universums und der ihr zugrunde liegenden Grundgesetze.
Die Implikationen sind erheblich: Wenn dies bestätigt wird, könnte dies unser Verständnis der Kosmologie und der Natur der Schwerkraft selbst verändern. Die Forschung des Teams stellt eine überzeugende Alternative zum Paradigma der dunklen Energie dar und bietet eine mögliche Lösung für eines der größten Rätsel der modernen Physik.
