Response to: "Isotropic deceleration and near-zero baseline acceleration in Pantheon+ supernovae: new arguments in the dark energy debate''

Stellen Sie sich das Universum als einen riesigen, unsichtbaren Ozean vor, in dem Galaxien wie Bojen auf der Oberfläche treiben. Seit Jahrzehnten beobachten Astronomen, wie diese Bojen auseinanderdriften, und versuchen herauszufinden, ob der Ozean nur träge dahintreibt oder ob etwas Unsichtbares sie immer schneller auseinanderdrängt. Dieses „Etwas“ wird Dunkle Energie genannt, eine mysteriöse Kraft, von der Wissenschaftler glauben, dass sie die Expansion des Universums beschleunigt. Um dies zu messen, beobachten sie spezielle explodierende Sterne namens Typ-Ia-Supernovae, die wie kosmische Leuchttürme fungieren. Indem sie prüfen, wie hell sie von der Erde aus erscheinen, können Wissenschaftler feststellen, wie schnell sich das Universum ausdehnt. Die große Frage lautet: Beschleunigt sich das Universum überall gleichmäßig oder ist es ein wenig wackelig, wobei sich einige Teile schneller ausdehnen als andere? Dies ist wichtig, denn wenn die Expansion nicht einheitlich ist, könnte dies bedeuten, dass unser derzeitiges Verständnis des unsichtbaren Treibstoffs des Universums falsch ist oder dass wir das Universum einfach von einem schiefen, fahrenden Boot aus betrachten.

Hier tritt eine neue Studie auf den Plan, die wie ein kosmischer Faktenchecker fungiert. Ein Forscherteam behauptete kürzlich, ein Rätsel über diese Expansion gelöst zu zu haben. Sie sagten, sie hätten den Himmel in zwei Hälften geteilt – eine, die in die Richtung weist, in die sich das Universum „bewegt“ (der CMB-Dipol), und eine, die in die entgegengesetzte Richtung zeigt – und fanden heraus, dass die Expansion in beiden Hälften genauso stark beschleunigt. Sie nutzten dies, um gegen eine frühere Idee vorzugehen, die nahelegte, dass die Expansion in einer bestimmten Richtung tatsächlich langsamer würde (eine Dipol-Anisotropie), was bedeuten würde, dass die Geschichte der „Dunklen Energie“ fehlerhaft sein könnte. Die Autoren dieser neuen Arbeit, Sah, Rameez und Sarkar, haben jedoch einen massiven Fehler in der Mathematik des anderen Teams entdeckt. Sie argumentieren, dass die vorangegangenen Forscher zwei verschiedene Arten, den Himmel abzubilden, verwechselt haben, so als würde man eine Straßenkarte verwenden, obwohl man eigentlich einen U-Bahn-Plan benötigt.

Hier liegt der Kern des Missverständs: Das Universum ist riesig, daher verwenden Astronomen Koordinatensysteme, um Dinge genau zu lokalisieren, genau wie Breitengrad und Längengrad auf der Erde. Ein System ist „Galaktisch“, das auf der Ebene unserer eigenen Milchstraße basiert, und das andere ist „Äquatorial“, das auf der Erdrotation basiert und der Standard für die meisten Sternenkataloge ist. Die vorangegangene Studie behauptete, die Richtung des „CMB-Dipols“ (die Richtung, in die sich das Universum bewegt) zu verwenden, um ihre Daten zu teilen. Sie notierten die Koordinaten als (264°, 48°) und bezeichneten sie als Galaktisch. Als sie jedoch ihre Berechnungen durchführten, behandelten sie diese Zahlen so, als wären es Äquatorial-Koordinaten, ohne sie zuvor umzuwandeln.

Die Autoren dieser Arbeit zeigen, dass dies ein kritischer Fehler war. Wenn man die Zahlen (264°, 48°) nimmt und sie als Äquatorial-Koordinaten behandelt, richtet man sein Teleskop in eine völlig falsche Richtung am Himmel. Es ist, als würde man versuchen, einen Freund in einer Stadt zu finden, indem man die Adresse eines Gebäudes in einem anderen Land sucht, weil man vergessen hat, die Karte zu wechseln. Wenn die Autoren diesen Fehler korrigierten und die korrekten Äquatorial-Koordinaten für den CMB-Dipol verwendeten – welche tatsächlich (167,8°, −7,1°) sind – änderte sich die Aufteilung der Supernova-Daten drastisch. Anstatt der etwa gleichmäßigen Aufteilung, die das andere Team fand (724 Supernovae auf der einen Seite, 840 auf der anderen), führt die korrekte Aufteilung 539 Supernovae auf der einen Seite und 1.025 auf der anderen Seite.

Da die ursprüngliche Studie in die falsche Richtung am Himmel blickte, bricht ihre Schlussfolgerung, dass die Expansion perfekt gleichmäßig ist und die Idee des „geneigten Beobachters“ widerlegt, in sich zusammen. Die Autoren weisen darauf hin, dass, wenn man tatsächlich in die Richtung schauen würde, in die das andere Team zu schauen glaubte (unter Verwendung der nicht umgewandelten Zahlen), es keinerlei Anzeichen für einen Dipol gibt, was auch Sinn ergibt, da diese Richtung nicht der echte CMB-Dipol ist. Kurz gesagt, die Arbeit kommt zu dem Schluss, dass die Behauptung der „isotropen Dekeleration“ (gleichmäßigen Verlangsamung) basierend auf dieser spezifischen Analyse haltlos ist. Der Fehler war rein technischer Natur – eine Koordinatenverwechslung –, aber er reichte aus, um das Argument zu entkräften, dass die Expansion des Universums in der Art und Weise, wie sie behaupteten, vollkommen glatt verläuft. Die Debatte darüber, ob das Universum gleichmäßig beschleunigt oder ob es eine gerichtete Neigung gibt, bleibt offen, aber dieser spezifische Versuch, den Fall abzuschließen, wurde gezeigt, auf einer falschen Karte aufgebaut zu sein.