Die Hubble-Konstante, benannt nach dem amerikanischen Astronomen Edwin Hubble, ist ein fundamentaler Wert in der Kosmologie, der die Expansionsrate des Universums beschreibt. Sie quantifiziert die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit, mit der sich eine Galaxie von uns entfernt (ihrer Rezessionsgeschwindigkeit), und ihrer Entfernung zu uns. Im Wesentlichen besagt das Hubble-Gesetz, dass die Rezessionsgeschwindigkeit einer Galaxie direkt proportional zu ihrer Entfernung ist. Je weiter eine Galaxie entfernt ist, desto schneller scheint sie sich von uns wegzubewegen. Dieser Effekt ist nicht auf eine Bewegung durch den Raum zurückzuführen, sondern auf die Ausdehnung des Raumes selbst, der die Galaxien voneinander wegträgt. Die Hubble-Konstante ist der Proportionalitätsfaktor in dieser Beziehung und wird üblicherweise mit H₀ (H-Null) bezeichnet. Ihre genaue Bestimmung ist von größter Bedeutung für unser Verständnis der Größe, des Alters und der Entwicklung des Kosmos.

Edwin Hubble veröffentlichte 1929 zusammen mit Milton Humason seine bahnbrechenden Beobachtungen, die zeigten, dass die Rotverschiebung entfernter Galaxien proportional zu ihrer Entfernung ist. Die Rotverschiebung wird als Maß für die Rezessionsgeschwindigkeit interpretiert, was die Expansion des Universums belegte. Hubbles ursprünglicher Wert für die Konstante war jedoch deutlich höher als die heute akzeptierten Werte, da die Entfernungsbestimmungsmethoden zu seiner Zeit noch ungenauer waren. Insbesondere die Unterscheidung zwischen verschiedenen Typen von Cepheiden-Variablensternen, die als Standardkerzen zur Entfernungsbestimmung dienen, war noch nicht vollständig geklärt. Im Laufe der Jahrzehnte wurden die Messmethoden verfeinert, insbesondere durch die Nutzung des Hubble-Weltraumteleskops, das präzisere Entfernungsbestimmungen in größere Tiefen des Universums ermöglichte.

Die Hubble-Konstante ist nicht nur ein Maß für die aktuelle Expansionsrate, sondern auch ein entscheidender Parameter für die Bestimmung des Alters des Universums. Wenn man die aktuelle Expansionsrate rückwärts extrapoliert, kann man den Zeitpunkt schätzen, an dem das Universum aus einem einzigen Punkt entstand – dem Urknall. Ein höherer Wert der Hubble-Konstante würde auf ein schneller expandierendes und somit jüngeres Universum hindeuten, während ein niedrigerer Wert ein langsamer expandierendes und älteres Universum implizieren würde. Darüber hinaus spielt sie eine Rolle bei der Bestimmung der kritischen Dichte des Universums, die angibt, ob das Universum sich ewig ausdehnen, kollabieren oder asymptotisch zum Stillstand kommen wird. In modernen kosmologischen Modellen, wie dem Lambda-CDM-Modell, ist die Hubble-Konstante ein Schlüsselparameter, der zusammen mit der Dichte der Materie und der Dunklen Energie die gesamte Dynamik des Kosmos beschreibt.

Die Einheit der Hubble-Konstante ist Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec (km/s/Mpc). Ein Megaparsec (Mpc) entspricht etwa 3,26 Millionen Lichtjahren. Das bedeutet, dass eine Galaxie, die einen Megaparsec von uns entfernt ist, sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit von uns entfernt, die dem Wert der Hubble-Konstante in km/s entspricht. Aktuelle Messungen liegen typischerweise im Bereich von 67 bis 74 km/s/Mpc. Beispielsweise würde ein Wert von 70 km/s/Mpc bedeuten, dass eine Galaxie in 1 Mpc Entfernung mit 70 km/s von uns wegdriftet, während eine Galaxie in 10 Mpc Entfernung mit 700 km/s wegdriftet. Die Präzision dieser Messungen hat in den letzten Jahren enorm zugenommen, was jedoch paradoxerweise zu einer neuen Herausforderung geführt hat.

Trotz der Fortschritte bei den Messmethoden gibt es seit einigen Jahren eine signifikante und hartnäckige Diskrepanz zwischen den Werten der Hubble-Konstante, die aus verschiedenen Messansätzen abgeleitet werden. Diese Diskrepanz wird als "Hubble-Spannung" (Hubble Tension) bezeichnet. Einerseits gibt es Messungen, die auf Beobachtungen des frühen Universums basieren, insbesondere auf der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung (CMB), wie sie von Satelliten wie Planck erfasst wurde. Diese Methoden liefern Werte um die 67-68 km/s/Mpc. Andererseits gibt es Messungen, die auf Beobachtungen des lokalen Universums basieren, wie die Nutzung von Supernovae vom Typ Ia und Cepheiden als Standardkerzen, die Werte um die 73-74 km/s/Mpc ergeben. Die statistische Signifikanz dieser Diskrepanz liegt bei über 5 Standardabweichungen, was sie zu einem ernsthaften Problem für das Standardmodell der Kosmologie macht.

Die Hubble-Spannung ist eine der größten Herausforderungen der modernen Kosmologie. Sie könnte entweder auf unbekannte systematische Fehler in einer oder beiden Messmethoden hindeuten, oder – was weitaus spannender wäre – auf neue, noch unentdeckte Physik jenseits des Standardmodells. Mögliche Erklärungen für diese Diskrepanz umfassen neue Formen von Dunkler Energie oder Dunkler Materie, zusätzliche Elementarteilchen, die das frühe Universum beeinflusst haben könnten, oder Modifikationen der Gravitationstheorie. Wissenschaftler weltweit arbeiten intensiv daran, die Ursache dieser Spannung zu identifizieren, indem sie neue, unabhängige Messmethoden entwickeln und die Präzision bestehender Methoden weiter verbessern. Die Auflösung dieser Spannung wird unser Verständnis des Universums grundlegend beeinflussen und möglicherweise den Weg zu einer erweiterten Kosmologie weisen.

Es ist wichtig zu beachten, dass die "Hubble-Konstante" streng genommen keine Konstante im klassischen Sinne ist. Sie ist vielmehr ein Parameter, dessen Wert sich im Laufe der kosmischen Zeit ändert. Der Begriff H₀ (H-Null) bezieht sich speziell auf den Wert der Hubble-Konstante *heute*, also in der gegenwärtigen Epoche des Universums. In der Vergangenheit war der Wert höher, da die Expansionsrate des Universums durch die Anwesenheit von Materie und Strahlung abgebremst wurde. In der fernen Zukunft könnte er sich, abhängig von der Natur der Dunklen Energie, weiter ändern. Die Bezeichnung "Konstante" rührt daher, dass sie zu einem bestimmten Zeitpunkt im Raum als konstant angesehen wird, d.h. sie hat an jedem Ort im Universum den gleichen Wert. Die präzise Bestimmung ihres aktuellen Wertes ist daher ein zentrales Ziel der beobachtenden Kosmologie.