Dunkle Materie Astronomen wiegen das Unsichtbare

Kein Teleskop kann sie direkt beobachten - und doch dominiert, wie Forscher glauben, eine rätselhafte dunkle Materie das Weltall. Zerrbilder haben es nun erlaubt, die finstere Seite eines Galaxienhaufens zu kartieren.


Wäre das ganze Weltall so hell ausgeleuchtet wie eine belgische Autobahn bei Nacht, dann könnten Astronomen eines ihrer größten Probleme zu den Akten legen. Doch leider ist, wie Forscher vermuten, ein Großteil der kosmischen Materie finster - und damit auch mit den größten Teleskopen nicht direkt nachzuweisen.

Massenkarte des Galaxienhaufens CL0024+1654 mit Galaxien (rot) und dunkler Materie (blau): Nachtschwarze Hauptingredienz
ESA/ NASA/ Jean-Paul Kneib

Massenkarte des Galaxienhaufens CL0024+1654 mit Galaxien (rot) und dunkler Materie (blau): Nachtschwarze Hauptingredienz

Ein internationales Forscherteam um Jean-Paul Kneib vom Observatoire Midi-Pyrénées in Toulouse hat nun, zumindest für einen kleinen Bereich des Universums, Licht ins Dunkel gebracht. Mit Hilfe kosmischer Trugbilder konnten die Wissenschaftler eine Karte der unsichtbaren Bestandteile eines 4,5 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxienhaufens erstellen.

Die ominöse dunkle Materie bereitet Astronomen schon lange Kopfzerbrechen: Vor Jahrzehnten stellten Forscher fest, dass die sichtbare Masse bei weitem nicht ausreicht, um die Vorgänge im Weltall zu erklären. Stattdessen müssen, wie heute viele Experten annehmen, über 80 Prozent der kosmischen Materie dunkel sein. Woraus die nachtschwarze Hauptingredienz besteht, ist trotz vieler Theorien unklar.

Kneib und seine Kollegen haben die Frage nach der Natur des Dunkelstoffs vorerst außer Acht gelassen und sich lediglich seiner Verteilung zugewandt. Dazu richteten sie das Weltraumteleskop Hubble auf den Galaxienhaufen CL0024+1654 - eine gigantische Struktur, die trotz ihrer Entfernung noch immer die Breite des Vollmondes am Himmel einnimmt.

Die finstere Materie selbst lässt sich zwar nicht beobachten, dafür aber ihre Wirkung auf Licht. Die enorme Masse des Galaxienhaufens lenkt die Strahlung von Hintergrundgalaxien ab - ihr Bild wird verzerrt. Das Team studierte solche optischen Täuschungen in insgesamt 39 Regionen von CL0024+1654. Aus der scheinbaren Deformierung konnten die Forscher auf die unsichtbare Masse schließen.

Die entstandene Karte - die bisher aufwendigste dieser Art - bestätigt Modelle, denen zufolge sich die Dunkelmasse im Zentrum von Galaxienhaufen konzentriert. "Einige Astronomen hatten spekuliert, dass in den äußersten Haufenregionen große Vorräte dunkler Materie existieren könnten", so Teammitglied Richard Ellis vom California Institute of Technology. "Das ist nicht der Fall, vorausgesetzt unser Haufen ist repräsentativ."

Weiteren Aufschluss erhoffen sich die Wissenschaftler von der Untersuchung eines zweiten Galaxienhaufens noch in diesem Jahr. Diesmal soll das neue Vorzeigeinstrument von Hubble, die Advanced Camera for Surveys, zum Einsatz kommen: Sie könnte die Genauigkeit bei der Vermessung des Unsichtbaren um das Zehnfache erhöhen.

Martin Paetsch



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