Universum Dunkle Materie hat an Einfluss gewonnen

Die rätselhafte Dunkle Materie ist im jungen Universum offenbar weniger einflussreich gewesen, als sie es heute ist. Das legen neue Beobachtungen entfernter Galaxien nahe.

Rotationsgeschwindigkeiten bei Galaxien im nahen (li.) und fernen (re.) Universum
AFP / Eso / L. Calcada

Rotationsgeschwindigkeiten bei Galaxien im nahen (li.) und fernen (re.) Universum


Dunkle Materie macht mehr als ein Viertel unseres Universums aus - und bis heute wissen wir nicht, woraus sie eigentlich besteht. "Normale" Materie sehen wir im Universum um uns herum als hell leuchtende Sterne, glühendes Gas und Wolken aus Staub. Dunkle Materie hingegen ist unsichtbar. Sie verrät sich nur über ihre Gravitationswirkung, zum Beispiel, indem sie die äußeren Bereiche naher Spiralgalaxien schneller rotieren lässt, als wenn es dort nur normale Materie gäbe.

Ein internationales Astronomenteam unter der Leitung von Reinhard Genzel vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching berichtet nun aber Verblüffendes im Fachmagazin "Nature" - und zwar, dass sternbildende Galaxien während der Hochphase der Galaxienentstehung vor zehn Milliarden Jahren von der uns bekannten "normalen" Materie dominiert wurden.

Das steht jedoch im krassen Gegensatz zu heutigen Galaxien, in denen die Effekte der geheimnisvollen Dunklen Materie viel größer zu sein scheinen.

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Seine Beobachtungen machte das Team mit Instrumenten am Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (Eso) in Chile, mit deren Hilfe sie die Rotation von sechs massereichen Galaxien im fernen Universum untersuchten, in denen Sternentstehung stattfindet.

Blick zurück

Da die Galaxien so weit von uns entfernt sind, sehen sie die Forscher zu einem Zeitpunkt, als die Galaxienentstehung im Universum auf dem Höhepunkt war - nämlich vor zehn Milliarden Jahren.

Was sie herausfanden, war laut ESO verblüffend: Im Gegensatz zu Spiralgalaxien im modernen Universum scheinen die Außenbereiche dieser fernen Galaxien langsamer zu rotieren als die inneren Regionen - was nahelegt, dass im fernen Universum weniger Dunkle Materie vorhanden war, als die Forscher erwartet hätten.

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"Überraschenderweise sind die Rotationsgeschwindigkeiten nicht konstant, sondern nehmen nach außen hin ab", so Genzel. "Vermutlich hat das zwei Gründe. Erstens: In den meisten dieser frühen, massereichen Galaxien findet sich hauptsächlich normale Materie, sodass Dunkle Materie eine viel kleinere Rolle spielt als im Lokalen Universum. Zweitens: In den frühen Scheiben geht es deutlich turbulenter zu als in den Spiralgalaxien in unserer kosmischen Nachbarschaft."

Beide Effekte scheinen laut Eso stärker ausgeprägt zu sein, je weiter Astronomen in der Zeit und damit ins frühe Universum zurückschauen. Dies deute darauf hin, dass sich drei bis vier Milliarden Jahre nach dem Urknall das Gas in Galaxien bereits in flachen, rotierenden Scheiben verdichtet habe, während die sie umgebenden Halos aus Dunkler Materie deutlich größer und ausgedehnter gewesen seien.

Anscheinend brauchte die Dunkle Materie demnach noch mehrere Milliarden Jahre länger, um sich zu verdichten - mit der Folge, dass ihre beherrschende Wirkung nur an den Rotationsgeschwindigkeiten jüngerer Galaxienscheiben zu sehen ist.

Die Forscher stellen klar, dass die neuen Ergebnisse nicht die Notwendigkeit der Dunklen Materie als fundamentale Komponente des Universums infrage stellen - und deren Gesamtmenge auch nicht. Die Verteilung der Dunklen Materie in und um Scheibengalaxien habe sich aber wohl eben in früheren Zeiten von der heute unterschieden.

chs/AFP

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