Strahlung, die in der Nähe von Schwarzen Löchern emittiert wird, könnte verwendet werden, um Entfernungen von Milliarden von Lichtjahren zu messen, sagt der Forscher.
Vor einigen Jahren haben Forscher herausgefunden, dass sich das Universum viel schneller ausdehnt als ursprünglich angenommen - eine Entdeckung, die 2011 einen Nobelpreis erhielt. Die Messung dieser Beschleunigung über große Entfernungen ist jedoch nach wie vor schwierig und problematisch, sagt Prof. Dr. Hagai Netzer von der Fakultät für Physik und Astronomie der Universität Tel Aviv.
Nun hat Prof. Netzer zusammen mit Jian-Min Wang, Pu Du und Chen Hu vom Institut für Hochenergiephysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und Dr. David Valls-Gabaud vom Observatoire de Paris eine Methode mit dem entwickelt Potenzial, Entfernungen von Milliarden von Lichtjahren mit einem hohen Maß an Genauigkeit zu messen. Die Methode verwendet bestimmte Arten von aktiven Schwarzen Löchern, die im Zentrum vieler Galaxien liegen. Die Fähigkeit, sehr große Entfernungen zu messen, bedeutet, weiter in die Vergangenheit des Universums zu blicken - und seine Expansionsrate in einem sehr jungen Alter abschätzen zu können.
Künstlerkonzept eines wachsenden Schwarzen Lochs oder Quasars, gesehen in der Mitte einer fernen Galaxie. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech
Dieses in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlichte Messsystem berücksichtigt die Strahlung, die von dem Material, das die Schwarzen Löcher umgibt, emittiert wird, bevor es absorbiert wird. Wenn Material in ein Schwarzes Loch gezogen wird, erwärmt es sich und strahlt eine enorme Menge Strahlung aus, die das Tausendfache der Energie einer großen Galaxie mit 100 Milliarden Sternen beträgt. Aus diesem Grund kann es aus sehr großer Entfernung gesehen werden, erklärt Prof. Netzer.
Lösen nach unbekannten Entfernungen
Das Messen von Entfernungen mithilfe von Strahlung ist eine allgemeine Methode in der Astronomie. Bisher wurden zur Messung dieser Entfernungen keine schwarzen Löcher verwendet. Durch Addition von Messungen der Energiemenge, die aus der Nähe des Schwarzen Lochs emittiert wird, mit der Strahlungsmenge, die die Erde erreicht, ist es möglich, die Entfernung zum Schwarzen Loch selbst und die Zeit in der Geschichte des Universums zu bestimmen, zu der die Energie emittiert wird wurde emittiert.
Eine genaue Abschätzung der emittierten Strahlung hängt von den Eigenschaften des Schwarzen Lochs ab. Für die spezifische Art von Schwarzen Löchern, auf die sich diese Arbeit bezieht, ist die Menge der Strahlung, die das Objekt abgibt, wenn es Materie in sich hineinzieht, proportional zu seiner Masse. Daher können seit langem etablierte Methoden zur Messung dieser Masse verwendet werden, um die Menge der beteiligten Strahlung abzuschätzen.
Die Durchführbarkeit dieser Theorie wurde anhand der bekannten Eigenschaften von Schwarzen Löchern in unserer eigenen astronomischen Umgebung, „nur“ einige hundert Millionen Lichtjahre entfernt, bewiesen. Prof. Netzer geht davon aus, dass sein System das Toolkit des Astronomen zur Messung von Entfernungen um ein Vielfaches erweitern wird. Es ergänzt die bestehende Methode, bei der die explodierenden Sterne namens Supernovae verwendet werden.
Erleuchtende „Dunkle Energie“
Laut Prof. Netzer kann die Fähigkeit, ferne Entfernungen zu messen, einige der größten Geheimnisse des etwa 14 Milliarden Jahre alten Universums aufdecken. „Wenn wir Milliarden von Lichtjahren in die Ferne schauen, schauen wir so weit in die Vergangenheit“, erklärt er. "Das Licht, das ich heute sehe, wurde zuerst erzeugt, als das Universum viel jünger war."
Ein solches Rätsel ist die Natur dessen, was Astronomen „dunkle Energie“ nennen, der bedeutendsten Energiequelle im heutigen Universum. Es wird angenommen, dass diese Energie, die sich als eine Art „Antigravitation“ manifestiert, zur beschleunigten Expansion des Universums beiträgt, indem sie nach außen gedrückt wird. Das ultimative Ziel ist es, die Dunkle Energie aus physischen Gründen zu verstehen und Fragen zu beantworten, wie zum Beispiel, ob diese Energie im Laufe der Zeit konstant war und ob sie sich in Zukunft wahrscheinlich ändern wird.
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