Anhaltendes Mysterium: Warum dehnt sich das Universum immer schneller aus? Ist Einsteins Vorstellung der Gravitation womöglich falsch oder unvollständig? Das haben Astronomen nun mithilfe von 100 Millionen Galaxien für sechs alternative Theorien untersucht – Modellen, die Einsteins Beschreibung der Gravitation abwandeln oder um noch unerkannte Teilchen ergänzen. Das Ergebnis: Einstein und das gängige kosmologische Modell behalten Recht – zumindest vorerst.
Es ist eines der größten Rätsel der modernen Kosmologie: Unser Universum dehnt sich immer schneller aus, weil irgendetwas der Gravitation entgegenzuwirken scheint. Als möglicher Kandidat dafür gilt die Dunkle Energie, doch ob sie existiert und woraus sie besteht, ist ungeklärt. Es gibt aber auch einige Theorien, die den Grund für die beschleunigte Expansion in noch unentdeckten Teilchen sehen oder ihn sogar bei der Gravitation selbst suchen. Anders als Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie postulieren diese alternativen Theorien, dass die Gravitation sich je nach Materiedichte, Größenordnung oder Zeitraum ändert.

Gravitationslinsen als Testwerkzeug
Den bisher umfassendsten Test von gleich sechs solcher alternativer Theorien hat nun das internationale Forschungskollektiv des Dark Energy Survey (DES) durchgeführt. Dafür nutzen die Forschenden DES-Messdaten zu mehr als 100 Millionen Galaxien, die in den letzten drei Jahren von der Dark Energy Camera am Vier-Meter-Teleskop des Cerro Tololo Inter-American Observatory in Chile untersucht wurden. Allen diesen Galaxien ist gemeinsam, dass sie Teil von Gravitationslinsen sind.
Bei diesem Phänomen verzerrt eine Vordergrundgalaxie das Licht einer weiter entfernten Hintergrundgalaxie. Das Ausmaß der Verzerrung gibt Aufschluss darüber, wie stark die Gravitation der Vordergrundgalaxie auf das Licht wirkt. Im ersten Schritt ihrer Studie nutzten die Astronomen diesen Gravitationslinseneffekt, um zu prüfen, ob ferne Linsengalaxien den gleichen Schwerkrafteffekt haben wie nahe. Daraus lässt sich ableiten, ob die Gravitation zu verschiedenen Zeiten ähnlich stark wirkte.