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GALAXIENHAUFEN
Entdeckung mit Einsteins Hilfe
von Stefan Deiters
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16. August 2001

Mit Hilfe des Blanco Teleskops in Chile und mit gehöriger Unterstützung von Einsteins Theorien haben Astronomen einen lichtschwachen Galaxienhaufen aufgespürt, der aus mindestens 15 Galaxien besteht. Dabei verriet sich der Haufen nur durch seine Masse und nicht etwa durch Licht.

Massenverteilung
Massenverteilung in der beobachteten Himmelsregion. Der rote Punkt unten rechts verrät den neu entdeckten Galaxienhaufen.  Bild: Lucent Technologies' Bell Labs/NAOA/AURA/NSF
Mit Hilfe dieser neuen Methode, die so genannte 3-D Massentomographie, hoffen die Forscher in Zukunft großräumige Suchen nach dunkler Materie durchführen zu können. Auf diese Weise könnte man dann unabhängig aktuelle Theorien übe die Ausdehnung des Universums testen. "Die meisten dynamischen Veränderungen im Weltall rühren von der Masse der Objekte her und nicht etwa von ihrem sichtbaren Licht oder anderer elektromagnetischer Strahlung", erläutert Anthony Tyson von den Lucent Technologies' Bell Labs. "Mit dieser fundamental neuen Herangehensweise können wir Masse statt Licht messen und das basiert auf simpler Physik. Bei Licht müssen wir immer eine ganze Reihe von Effekten berücksichtigen und aus oft winzigen Variationen Eigenschaften von Objekten berechnen, was dann zu Fehlern führen kann."

Schon oft haben sich Astronomen die Tatsache zu Nutze gemacht, dass massereiche Objekte das Licht auf seinem Weg beeinflussen. Dieses von Albert Einstein vorhergesagte Phänomen nennt man gemeinhin Gravitationslinseneffekt. Im Fall des neu entdeckten Galaxienhaufens bildete dieser eine Gravitationslinse, die das Bild von noch entfernteren Galaxien beeinflusste. Diese erschienen merkwürdig verzerrt. Mit Hilfe eines Computerprogramms konnten die Forscher diese entfernten Galaxien aufspüren und so etwas über den Galaxienhaufen erfahren, der die Störungen verursacht hat. Vor allem ermittelten sie die so genannte Rotverschiebung des Haufens, also ein Maß dafür, mit welcher Geschwindigkeit sich der Haufen durch die Ausdehnung des Alls von uns entfernt. Die ermittelten Ergebnisse wurde später auf traditionellen Wege bestätigt.

"Wir haben eine Weg gefunden, wie man die Entfernung zu einem Galaxienhaufen durch das Ausmaß der Verzerrung und die Entfernung zu den Hintergrundgalaxien ermitteln kann",  so Bell Labs-Wissenschaftler David Wittman. "Somit können wir den Haufen im dreidimensionalen Raum exakt lokalisieren ohne je sein Licht gesehen zu haben. Dies ist deswegen so wichtig, weil der größte Teil der Masse des Universums dunkel ist."

Die Entdeckung gelang dem Forscherteam in einem kleinen Himmelbereich im Sternbild Fische, das sie mit einem 4-Meter Teleskop in Chile beobachteten. Die Bilder wurden dann mit einem Computerprogramm ausgewertet, das eine Rotverschiebung von 0,276 für den Galaxienhaufen ermittelte, was etwa einer Entfernung von drei Milliarden Lichtjahren entspricht. Dieser Wert wurde später mit traditionellen Methoden mit einem Teleskop auf dem Manua Kea auf Hawaii bestätigt.

"Mit ein wenig mehr Übung können wir bald wie intergalaktische Goldsucher nach verborgener dunklen Massenansammlungen suchen", hofft Tyson. "Dies gibt uns dann die Möglichkeit die Idee vom sich ausdehnenden Universum vollkommen unabhängig von bisherigen optischen Beobachtungen zu testen." Um dies möglich zu machen, entwickeln die Forscher gerade ein Konzept für das Large Synoptic Survey Telescope (LSST), einem 8-Meter-Teleskop, das den gesamten Himmel systematisch für dieses Verfahren kartieren soll. Nur so dürfte man eine ausreichende Zahl von entfernten Galaxien finden, um die Idee der Ausdehnung des Universums zu überprüfen. Denn die Anzahl der Galaxien, die dafür benötigt werden, ist an sich schon astronomisch: "Wir dürften wohl Milliarden von Hintergrundgalaxien benötigen für eine komplette Untersuchung und das LSST ist das einzige Instrument, mit dem das möglich wäre."

Links im WWW
Deep Lens Survey, Projekthomepage
National Optical Astronomy Observatory
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