Kosmologisches Modell CCC+TL besteht wichtige Tests

Wissenschaftler haben ein kosmologisches Modell getestet, das ohne Dunkle Materie und Dunkle Energie auskommt. Das CCC+TL-Modell besagt, dass veränderliche Naturkonstanten die Phänomene erklären, die bislang den beiden unsichtbaren Bestandteilen zugeschrieben werden. Diese Fragen stehen im Mittelpunkt jahrzehntelanger Forschungen von Katherine Freese, der Direktorin des Weinberg Institute for Theoretical Physics und Inhaberin des Kodosky Chair of Physics an der University of Texas at Austin.

Prüfung des Modells an Galaxien und Elementen

Das Kürzel CCC+TL steht für gemeinsam veränderliche Kopplungskonstanten plus müdes Licht, also mitveränderliche Kopplungskonstanten kombiniert mit müdem Licht. Da der Ansatz die Gleichungen von Einstein und Friedmann verändert, mussten die Forscher für jeden Test eigene Programme entwickeln. Das Standardmodell der Kosmologie, bekannt als ΛCDM, sieht sich zudem mit Fragen konfrontiert, die durch Beobachtungen überraschend reifer Galaxien im frühen Universum aufgeworfen werden. Die meisten aufkommenden Modelle erklären nach Ansicht von Rajendra P. Gupta nur eine begrenzte Anzahl von Beobachtungen.

Bei der Untersuchung von Kernreaktionen veränderten die Wissenschaftler die kosmische Expansionsrate in einem Rechenprogramm. Sie passten die Reaktions- und Zerfallsraten so an, dass deren Verhältnis zur Expansionsrate konstant blieb. Unter dieser Voraussetzung lieferte das Modell ähnliche Häufigkeiten leichter Elemente wie die Standardkosmologie. Allerdings setzt dieser Schritt voraus, dass die Raten tatsächlich in dem geforderten Maße mitvariieren. Eine alternative Materiedichte verringerte zwar die Abweichung beim Lithium, ließ dafür jedoch die Diskrepanz beim Deuterium anwachsen.

Untersuchung von Scheibengalaxien und Galaxienhaufen

Das Team testete die Bewegung von Gas und Sternen in sämtlichen 175 Scheibengalaxien des SPARC-Katalogs. Die daraus berechneten Rotationskurven stimmten ähnlich gut mit den Daten überein wie bei konkurrierenden Ansätzen mit veränderter Schwerkraft. Dieser Vergleich zeigt zwar eine mögliche Alternative zur Erklärung der Bewegungen auf, widerlegt jedoch die Existenz Dunkler Materie nicht. Rajendra P. Gupta erklärte: „Beobachtungen, die Dunkler Materie und Dunkler Energie zugeschrieben werden, gehen wahrscheinlich auf gemeinsam veränderliche Kopplungskonstanten zurück.

Auch die Lichtablenkung durch den kollidierenden Bullet-Cluster wurde modelliert. Die dabei berechnete Schwerkraft folgt in der Rechnung der Verteilung der Galaxien anstelle des heißen Gases.

Alter des Kosmos und Ausblick für das Weltraumteleskop

Das CCC+TL-Modell entstand ursprünglich auch als Erklärung für auffallend weit entwickelte Galaxien in der Frühzeit des Kosmos. Dadurch stünde weit entfernten Galaxien erheblich mehr Wachstumszeit zur Verfügung.

Rajendra P. Gupta sagte: „Unmögliche frühe Galaxien werden zu vorhersagbaren Galaxien. Wir sagen voraus, dass es Galaxien weit jenseits der Entfernungen gibt, die das James-Webb-Weltraumteleskop bisher erreicht hat.Künftige Beobachtungen mit dem James-Webb-Weltraumteleskop könnten weitere Vorhersagen für sehr weit entfernte Galaxien überprüfen.