Neuer Erklärungsansatz für beschleunigte Expansion des Universums
Neue wissenschaftliche Veröffentlichung zeigt: Die beschleunigte Ausdehnung des Universums lässt sich auch ohne „dunkle Energie“ erklären – mithilfe einer erweiterten Raumzeit-Geometrie auf Basis der Finsler-Friedmann-Gleichungen.
Warum dehnt sich das Universum immer schneller aus? Dies ist eine der spannendsten, jedoch ungelösten Fragen der modernen Physik. Weil sie sich mit unserem gängigen physikalischen Weltbild, bestehend aus Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie und dem Standardmodel der Teilchenphysik, nicht vollends beantworten lässt, nehmen Forschende die Existenz einer geheimnisvollen „dunklen Energie“ an, welche die beschleunigte Expansion des Universums erzeugt. Woher diese kommt oder wie sie entsteht, ist jedoch bis heute unklar. Ein internationales Forschungsteam mit Beteiligung des Zentrums für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) der Universität Bremen und der Transsilvanischen Universität Brașov in Rumänien schlägt nun einen neuen Blick auf das Expansions-Phänomen vor und kommt zu dem Ergebnis: Die Ausdehnung des Universums lässt sich – zumindest in Teilen – auch ohne dunkle Energie erklären.
In der Physik wird die Entwicklung des Universums bisher mit der Allgemeinen Relativitätstheorie und durch die sogenannten Friedmann-Gleichungen beschrieben. Um auf dieser Grundlage die beobachtete Expansion des Universums zu erklären, muss man allerdings per Hand einen zusätzlichen „Dunkle-Energie-Term“ in die Gleichungen einfügen.
Diese nicht zufriedenstellende Lösung ließ die ZARM-Forschenden und ihre Kolleg:innen aus Rumänien einen anderen Weg gehen. Ihre heute im Journal of Cosmology and Astroparticle Physics veröffentlichten Erkenntnisse beruhen auf einer Erweiterung der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) durch das später entwickelte Modell der Finsler-Gravitation. Anders als der ursprüngliche Erklärungsansatz der ART erlaubt das Finslersche Modell eine exaktere Modellierung der Gravitationskraft von Gasen, da eine allgemeinere Raumzeitgeometrie als in ART zugrunde gelegt wird.
Es geht auch ohne „Dunkle Energie“
Als das Forschungsteam die Finslersche Erweiterung der Friedmann-Gleichungen berechnete, machten sie eine spannende Entdeckung: Die Finsler-Friedmann-Gleichungen sagen bereits im Vakuum eine beschleunigte Ausdehnung des Universums voraus – ohne dass zusätzliche Annahmen oder „Dunkle-Energie“-Terme eingeführt werden müssen.
„Das ist ein spannender Hinweis darauf, dass wir zumindest teilweise die beschleunigte Expansion des Universums vielleicht auch ohne Dunkle Energie auf Basis einer verallgemeinerten Raumzeitgeometrie erklären können“, freut sich Christian Pfeifer, ZARM-Physiker und Mitglied des Forschungsteams. „Mit dieser neuen geometrischen Sichtweise auf das Dunkle-Energie-Problem eröffnen sich ganz neue Möglichkeiten, die Naturgesetze des Kosmos besser zu verstehen.“
Weitere Informationen:
Link zur Publikation im Journal of Cosmology and Astroparticle Physics: From kinetic gases to an exponentially expanding universe – The Finsler-Friedmann equation:
https://doi.org/10.1088/1475-7516/2025/10/050
Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Christian Pfeifer
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