Dunkle Materie vermisst.

Versteckt im Superhaufen

Und sie stimmt doch, die Gasbilanz: Bislang hatten Astronomen nur gut die Hälfte der „normalen“ Materie nachweisen können. Den vermissten Teil fanden sie nun versteckt zwischen Galaxienhaufen.

Von Hermann-Michael Hahn

Zweigeteilt: Zwischen Galaxien- und  Superhaufen hat sich die Whim-Wolke versteckt

Zweigeteilt: Zwischen Galaxien- und Superhaufen hat sich die Whim-Wolke versteckt

30. Mai 2010

Das Universum wird keineswegs, wie man früher meinte, von der normalen – baryonischen – Materie dominiert. Vielmehr besteht es zu rund 95 Prozent aus Dunkler Materie und Dunkler Energie. Nur bei den restlichen fünf Prozent handelt es sich um normale Materie. Ein solcher Anteil ergibt sich übereinstimmend aus der Analyse der inzwischen mit hoher Auflösung vermessenen kosmischen Hintergrundstrahlung und der Modellierung der Elementsynthese während des Urknalls, und er lässt sich auch in jungen, weit entfernten Gegenden des Weltalls nachweisen. Im sogenannten lokalen Universum, worunter die Astronomen das „nähere“ Umfeld bis in eine Entfernung von rund zehn Milliarden Lichtjahren verstehen, hatten die Astronomen bislang nur gut die Hälfte dieser Materiemenge nachgewiesen. Nun sind überzeugende Beobachtungshinweise auf die bislang vermisste Hälfte gefunden worden.

Zur Erklärung des Defizits wurde seit längerem die Existenz extrem dünn verteilter und heißer intergalaktischer Materie vermutet, die von ihren „Erfindern“ die Bezeichnung Whim (“Warm-Hot Intergalactic Medium“) erhalten hat. Dabei sollte es sich um Reste jener Materie handeln, die ursprünglich als Rohstoff für die Entstehung der Galaxien diente. Der bei diesem Prozess nicht verbrauchte Anteil verteilte sich zwischen den großräumigen Strukturen wie Galaxienhaufen und Superhaufen. Von dort aus wurde er dann durch Sternwinde und Supernova-Schockfronten mit schwereren Elementen angereichert und aufgeheizt.

Whim-Wolke im Sternbild Bildhauer

Einer Gruppe amerikanischer, italienischer und griechischer Astronomen ist es nun gelungen, überzeugende Spuren der Existenz solcher Whim-Wolken in den Spektren eines mehrere Milliarden Lichtjahre weit entfernten quasarähnlichen Objekts aufzuspüren, die die beiden Röntgensatelliten XMM-Newton und Chandra unabhängig voneinander aufgenommen haben. Die Wolken verraten sich, weil sie einen anderen Abstand zur Erde aufweisen als das eigentlich beobachtete Objekt, was sich in einer unterschiedlichen Rotverschiebung der Spektrallinien niederschlägt. Zwar hatte es auch vorher schon ähnliche Beobachtungshinweise in anderen Blickrichtungen gegeben, diese stammten aber immer nur von einem einzigen Satelliten und waren daher – weil nur knapp über der Nachweisgrenze – weniger aussagekräftig.

Die Hinweise auf die Wolken hat die Forschergruppe am Südhimmel im Sternbild Bildhauer entdeckt. Dort befinden sich in Sichtlinie zu dem quasarähnlichen Objekt gleich mehrere jener großräumigen kosmischen Blasen, auf deren Oberflächen – den „Wänden“ – die meisten Galaxien und Galaxienhaufen des Universums vereint sind: die sogenannte Sculptor-Wand in rund 400 Millionen Lichtjahren Entfernung, der Pisces-Cetus-Superhaufen in doppelter Distanz und schließlich die Sculptor-Wand in mehr als 1,6 Milliarden Lichtjahren Abstand. Die großen Galaxienhaufen ließen von vornherein auch eine größere Materiemenge dazwischen erwarten.

Die Auswertung der Röntgenspektren zeigt nun, warum die jetzt aufgespürte Materie bislang unentdeckt geblieben ist. Die Wolken enthalten nur wenige Atome pro Kubikmeter – gegenüber der millionenfachen Menge davon, die in interstellaren Gaswolken vereint ist. Nur die gewaltigen Ausmaße der Wolken sorgen dafür, dass das etwa eine Million Grad heiße Gas so viele Atome aufweist, dass damit der „Fehlbestand“ an baryonischer Materie in diesem Teil des Universums aufgefüllt wird.

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~ von Panther Ray - Mai 30, 2010.

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