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GALAXIEN
Neues Licht auf dunkle Materie
von Stefan Deiters
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12. Dezember 2001

Dank des größten bislang erstellten Katalogs von Galaxien gelang es einem internationalen Forscherteam neue Erkenntnisse über die Verteilung von dunkler Materie im Universum zu gewinnen. Diese mysteriöse Materie folgt dabei der Verteilung der Galaxien. Zudem erlaubten die Daten den Forschern abzuschätzen, wie viel dunkle Materie es eigentlich gibt. 

Galaxienverteilung
Die Struktur der dunklen Materie, die sich aus der Verteilung von Galaxien (farbige Punkte) ergibt. Bild: Benson, Baugh, Cole, Frenk and Lacey (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 311, 793, 2001), Rutgers University
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Wissenschaftler aus Großbritannien, Australien und den Vereinigten Staaten haben in den letzten Jahren mit Hilfe des Anglo-Australian Telescope in Australien den bislang umfangreichsten Katalog von Galaxien erstellt. Er gibt Auskunft darüber, wie Galaxien sich in Gruppen und Haufen anordnen und erlaubt es damit Rückschlüsse auf die Gravitationswirkung von dunkler Materie zu ziehen. "Wo es Materie gibt, da gibt es auch Gravitation und ihre Anziehungskraft hat dazu geführt, dass sich Galaxien in Klumpen anordnen und damit ungleichmäßig verteilt sind", erläutert Licia Verde von der Rutgers Universität in New Jersey. "Es gibt viel mehr dunkle Materie als Masse in Galaxien und daher hat die dunkle Materie die Bewegung der Galaxien stark beeinflusst." Würde es keinerlei dunkle Materie geben, wären die Galaxien viel gleichmäßiger im All verteilt als man es beobachtet.

Das große Problem mit der dunklen Materie ist, dass Astronomen sie zwar für eine Vielzahl wichtiger Vorgänge - wie etwa Galaxienentstehung - verantwortlich machen, man sie aber nicht direkt mit Teleskopen beobachten kann. Daher ja auch die Bezeichnung "dunkle Materie". Forscher versuchen aber indirekt auf sie zu schließen: Verde vergleicht das mit einem Weihnachtsbaum, den man im Dunklen betrachtet. Man sieht nur die Lichter, aber nicht den Baum. Ähnlich ging es bislang den Astronomen, die nur Galaxien beobachten konnten, aber nicht die dunkle Materie. Dank neuer Computeranalyen und ausgefeilter Simulation von Gravitationskräften im All gelang es nun, zu rekonstruieren, wo sich dunkle Materie befinden muss. Das Ergebnis hatten viele erwartet: Die Verteilung der dunklen Materie und der Galaxien folgt dem selben Muster.

Und noch etwas ergaben die Forschungen des Astronomenteams: "Wenn man weiß, wie die dunkle Materie verteilt ist, kann man auch bestimmen wie viel davon es geben muss", so Verde. Das Ergebnis: Es muss etwa sieben Mal mehr dunkle als sichtbare Materie geben, was allerdings nur ein Viertel der Menge an Materie entspricht, die nötig ist, um die Expansion des Universums zu stoppen.

Die Ergebnisse der Forscher werden unterstützt von einer zweiten Studie, die die Daten mit winzigen Temperaturschwankungen in der Hintergrundstrahlung in Verbindung bringt. Die kosmische Hintergrundstrahlung ist quasi ein Echo des Urknalls. "Diese zweite Arbeit bringt die Galaxienverteilung mit einen ganz anderen Phänomen in Verbindung", so Verde, "kommt aber zum selben Ergebnis wie wir, was unsere Resultate unterstützt."

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