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KOSMOLOGIE
Aus was besteht das Universum?
von Stefan Deiters
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12. März 2001

Mit Hilfe der bislang umfangreichsten Galaxiendurchmusterung versucht ein internationales Astronomenteam eine Antwort auf eine der spannendesten Fragen der modernen Kosmologie zu finden: Wie viel Materie enthält unser Universum. Die Antwort beeinflusst sämtliche Modelle über die Zukunft des Weltalls. Daten von 141.000 Galaxien sprechen nun dafür, dass nur 35 Prozent normale Materie sind.

Durch diese Zahl konnte das Wissenschaftlerteam, das ihre Ergebnisse Ende letzter Woche im Wissenschaftsmagazin Nature vorstellte, die Resultate anderer Gruppen bestätigen, die alle übereinstimmend besagen, dass unser Weltall so wenig Materie enthält, dass es für immer weiter expandieren wird. Gäbe es mehr Materie im All, wäre es nämlich möglich, dass ihre Gravitationskraft irgendwann die Expansion des Universums stoppt und das All anschließend sogar wieder kollabiert.

Die Astronomen fanden zudem Hinweise darauf, dass sich riesige Ansammlungen von Galaxien - die Forscher sprechen von Riesen-Superhaufen - über die Zeit unter dem Einfluss der Gravitation entwickeln und kollabieren. "Und dies hat uns erlaubt, das Universum zu wiegen", sagte der Hauptautor der Nature-Veröffentlichung Professor John Peacock vom Royal Observatory im schottischen Edinburgh. 

Die neuen Resultate basieren auf der 2dF-Galaxiendurchmusterung (2dF steht für two-degree field), ein weltweit führendes Projekt, das bislang 150.000 Galaxien erfasst hat und bis zum Jahresende 250.000 Galaxien erreicht haben will. Damit ist diese Durchmusterung zehnmal größer als das bislang umfangreichste Projekt dieser Art. Die Astronomen nutzen das Anglo-Australian Telescope in Ost-Australien.

"Die Materiedichte im Universum ist extrem gering", erläutert Dr. Matthew Colless von der Australian National University. "Im Mittel dürfte es nur etwa ein Atom pro Kubikmeter geben. Und der Hauptbestandteil des Universum ist vermutlich eine Art dunkler Energie, die das Weltall dazu zwingt, sich auszudehnen."

Die 2dF-Galaxiendurchmusterung zeigt eindrucksvoll, dass rund 90 Prozent der Galaxien wie auf der Oberfläche riesiger Blasen im All verteilt sind, die restlichen liegen in dichten Galaxienhaufen. "Wir nutzen die Galaxien als Indikatoren für die Masse im Universum", erläutert Professor Richard Ellis vom California Institute of Technology. "Von der Gesamtmasse des Universums ist das meiste dunkle Materie, die keinerlei Strahlung abgibt. Aber es sieht ganz so aus, als sei die sichtbare Materie so verteilt wie die unsichtbare und dass die beiden Materiearten sich irgendwie gegenseitig spüren."

Den Materiegehalt des Universums bestimmte das Team auf zwei Wegen: Zum einen verglichen sie Galaxienhaufen heute mit kleinen Temperaturschwankungen in der kosmischen Hintergrundstrahlung, aus der man auf Dichteschwankungen im frühen Universum schließen kann. Um nun aus den damaligen Dichteschwankungen die heutigen heutigen Strukturen entstehen zu lassen, ist ein Materiegehalt von rund 35 Prozent nötig. 65 Prozent müssen als "dunkle Energie" oder Vakuumenergie vorliegen. Zum anderen studierten die Astronomen auch, wie sich die Galaxien unter dem Einfluss der Gravitation bewegten. Die Bewegung der Galaxien werden von Materiekonzentrationen beeinflusst, wobei es sich dabei um andere Galaxien oder aber um dunkle Materie handeln kann. Aus dem Studium dieser Bewegung kann man auf den Materiegehalt schließen. Das Ergebnis hierbei stimmte gut mit den derzeitigen kosmologischen Standardmodellen überein.
 
Links im WWW
Anglo-Australian Telescope

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