WISSENSCHAFT & TECHNOLOGIE


Verteilung der mysteriösen Masse

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Baku, 16. April, AZERTAC

Fast ein Viertel des Universums besteht aus Dunkler Materie-doch man kann sie weder sehen noch direkt messen. Jetzt wissen Forscher, wo sich ein Teil davon befindet. Eine Karte zeigt erstmals die Verteilung der mysteriösen Masse.

Mit der Karte, die Chihway Chang voller Stolz an die Wand wirft, wird sie kaum einen Raumfahrer glücklich machen. Nur sehr ungenügend sind die Hindernisse zu erkennen, denen Reisende auf intergalaktischen Exkursionen begegnen dürften. Der Maßstab liegt bei 1:100.000.000.000.000.000.000.000.000 - eins zu 100 Quadrillionen.

Changs Karte bildet einen Teil des Kosmos ab, der am Sternenhimmel etwa die 700fache Größe des Mondes abdeckt. Entfernt erinnern die Umrisse dieser Weltenregion an Schottland, doch diese Form ist unerheblich. Wichtig sind die wabernden Gebilde in der Mitte: Die rote Kaulquappe mit dem dicken schwarzen Auge zum Beispiel steht für eine gewaltige Ansammlung von Masse, der gespensterhaft schwebende blaue Fleck weiter unten stellt ein Gebiet kosmischer Leere dar.

Es ist die bisher größte zusammenhängende Karte der sogenannten Dunklen Materie. Erstmals lässt sich damit in größerem Detail studieren, wie diese für menschliche Augen unsichtbare Substanz im Kosmos verteilt ist. Die Physikerin Chang von der ETH Zürich präsentierte sie jetzt auf der Konferenz der American Physical Society in Baltimore - eine wissenschaftliche Sensation.

Auf den Spuren der Dunklen Energie - Anfangs allerdings galt Changs Interesse gar nicht der Dunklen Materie, sondern einem anderen, noch rätselhafteren Dunkelstoff: Chang gehört dem "Dark Energy Survey" (DES) an, einer internationalen Wissenschaftler-Kollaboration, die sich vorgenommen hat, das Rätsel der sogenannten Dunklen Energie zu entschlüsseln.

Erst Ende der Neunzigerjahre spürten die Physiker diese mysteriöse Form von Energie auf - eine Entdeckung, die so überraschend und so spektakulär war, dass sie 2011 mit dem Nobelpreis geehrt wurde. Noch ist völlig unklar, woraus die Dunkle Energie besteht. Sicher ist nur, dass sie wie eine Art Treibmittel wirkt, das den Raum aufbläht und auf diese Weise die Expansion des Universums beschleunigt. Die Dunkle Energie macht 73 Prozent der Gesamtmasse des Alls aus, auf die Dunkle Materie entfallen etwa 23 Prozent, während die gewöhnliche Materie nur auf vier Prozent kommt.

Das gesamte Weltengefüge ist demnach vom Duell zweier rivalisierender Mächte bestimmt. Während die anziehende Schwerkraft alle Massen zu vereinen sucht, treibt die Dunkle Energie sie mit Wucht auseinander. Nur indem sie diesen Widerstreit genau studieren, glauben die DES-Forscher die Dunkle Energie verstehen zu können. Das aber ist nur möglich, wenn es ihnen gelingt, großräumig die Verteilung der Materie im Universum zu erfassen.

Schwerkraft verzerrt Sternenlicht - Zu diesem Zweck beschlossen die DES-Astronomen, das Firmament so gründlich wie nur möglich zu durchmustern. Mit Hilfe eines Vier-Meter-Teleskops in den chilenischen Anden und einer extrem leistungsfähigen Digitalkamera wollen sie Abermillionen Galaxien am Südhimmel kartieren.

Im September 2012 begannen die Forscher ihr großes Projekt. Und schon jetzt, nur zweieinhalb Jahre später, zeigt sich, dass ihnen gleichsam am Wegesrand allerlei erstaunliche Entdeckungen begegnen. So spürten sie zum Beispiel in den Fernen des Alls Super-Supernovae auf, die aus unbekanntem Grund 50fach heller leuchten als die ohnehin schon extrem leuchtstarken anderen Sternexplosionen. In der Umgebung der Milchstraße wiederum stießen sie auf knapp ein Dutzend galaktische Zwerge, die so schwach leuchten, dass sie den Astronomen bisher entgangen waren.

Auch Changs kosmische Karte ist ein Begleitprodukt des „Dark Energy Surveys“. Denn um die Verteilung der Galaxien in den Tiefen des Raums zu vermessen, müssen die DES-Forscher berücksichtigen, dass das Sternenlicht auf seinem Weg zur Erde manchmal seine Richtung geringfügig ändert. Sehr große Ansammlungen von Masse sind nämlich fähig, die Bahn des Lichts abzulenken. Dieser sogenannte Gravitationslinsen-Effekt verzerrt das Bild vieler Galaxien.

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