Das All enthält weniger Materie als gedacht

11. Dezember 2016, 18:39
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Galaxien-Durchmusterung lässt vermuten, dass Dunkle Materie weniger dicht und dafür gleichmäßiger verteilt ist als angenommen

Bonn/Garching – Nach dem kosmologischen Standardmodell dehnte sich das Universum nach dem Urknall vor rund 13,8 Milliarden Jahren immer weiter aus. Aufgrund der gravitativen Anziehung vereinte sich die Materie zu größeren Strukturen wie zum Beispiel Galaxienhaufen. Die Verteilung der Materie im Weltraum ist daher ein wichtiger Anhaltspunkt dafür, wie sich das Universum entwickelt hat.

Doch wie viel Materie der Kosmos enthält und wie sie sich tatsächlich verteilt, ist noch nicht völlig geklärt, wie die überraschenden Ergebnisse einer aktuelle Studie zeigen: Ein internationales Forscherteam hat herausgefunden, dass die Materie im Universum offenbar leichter und weniger strukturiert ist als bislang geglaubt.

Neuer Ansatz

Astronomen haben bisher mit unterschiedlichen Methoden versucht, die Dichte der Materie im Universum und deren Verteilung zu bestimmen. Einen neuen Ansatz liefert nun ein internationales Team von Wissenschaftern aus den Niederlanden, Großbritannien, Australien, Italien, Malta, Kanada und Deutschland. Mit Hilfe des VLT Survey Telescope (VST) der Europäischen Südsternwarte in Chile beobachteten die Forscher rund 15 Millionen Galaxien am Himmel. Die für die Auswertung verwendeten Aufnahmen decken insgesamt fünf Himmelsregionen mit einer Gesamtfläche von etwa dem 2200-fachen der Größe des Vollmonds ab.

"Dabei interessierte uns, in welche Richtung die Längsachsen der Galaxien zeigen", erläutert Hendrik Hildebrandt von der Universität Bonn. Bei den Millionen von Galaxien auf den aufgenommenen Bildern ist die ursprüngliche Ausrichtung im Raum im Mittel rein zufällig. Gemessene Abweichungen von dieser Zufallsverteilung sind auf den schwachen Gravitationslinseneffekt zurückführen. Dabei lenken große Massen das Licht leicht ab. "Wie bei einem Weinglas, das durch seine gebogene Form ein dahinterliegendes Bild verändert, verzerrt der Gravitationslinseneffekt das Licht, das Galaxien aussenden", erklärt Hildebrandt.

Dunkle Materie lenkt das Licht ab

Ein Großteil der Materie im Weltall ist nicht in Form von Sternen, Staub oder Gas sichtbar, weshalb sie Dunkle Materie genannt wird. Anhand des Gravitationslinseneffektes lässt sich aber feststellen, wo sich größere Massen in Form von sichtbarer und Dunkler Materie im Universum befinden und das Licht ablenken. Kennt man den Grad der Verzerrung in einer bestimmten Region des Universums, kann man auf die Größe der Massen zurückschließen: Kleine Gravitationslinseneffekte sind auf geringere Massen und größere Effekte auf große Massen zurückzuführen.

Diese Messungen führten die Wissenschafter für unterschiedliche Regionen am Himmel durch und erstellten auf diese Weise eine Massenverteilungskarte, die Bereiche hoher und geringer Dichte ausweist. Nach Angaben der Wissenschafter handelt es sich um die bisher genaueste kosmologische Untersuchung auf Basis des schwachen Gravitationslinseneffektes.

Überraschende Ergebnisse

Die Ergebnisse des Forscherteams sind überraschend: Im Vergleich zu früheren Resultaten anderer Forschungsgruppen enthält das Universum weniger Materie als gedacht. Vor allem scheinen sie nicht zu den Schlussfolgerungen zu passen, die sich aus Beobachtungen des Planck-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation ESA ziehen lassen, der bedeutendsten Weltraummission für die Untersuchung der grundlegenden Eigenschaften des Universums. "Die aktuellen Resultate zeigen, dass das kosmische Netz aus Dunkler Materie, das rund vier Fünftel der Masse im Universum ausmacht, weniger stark strukturiert ist als bislang geglaubt", sagt Massimo Viola von der Universität Leiden (Niederlande).

Die leichte Diskrepanz zwischen den Ergebnissen anderer und der aktuellen Massenbestimmungen könnte der Auftakt für weitere wissenschaftliche Untersuchungen sein. "Unsere Studie wird helfen, das theoretische Modell von der Entwicklung seit dem Urknall zu verfeinern und unser Verständnis vom modernen Universum zu verbessern", meint Hildebrandt. (red, 11.12.2016)

  • Die Karte zeigt die Verteilung der Materie in einem Ausschnitt des Universums dar: Helle Regionen besitzen die größte Massendichte, dunkle die geringste. Die unsichtbare Dunkle Materie ist in rosa wiedergegeben.
    illustr.: kilo-degree survey collaboration/h. hildebrandt & b. giblin/eso

    Die Karte zeigt die Verteilung der Materie in einem Ausschnitt des Universums dar: Helle Regionen besitzen die größte Massendichte, dunkle die geringste. Die unsichtbare Dunkle Materie ist in rosa wiedergegeben.

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