Schon seit langem wissen Astronomen, dass sich die Bewegungen im Weltall nur erklären lassen, wenn man annimmt, dass es außer der sichtbaren Materie auch noch die so genannte Dunkle Materie gibt. Alternativ könnten allerdings auch die bekannten Theorien der Schwerkraft die Wirklichkeit nicht korrekt beschreiben. Nun glauben Wissenschaftler jedoch Dunkle Materie erstmal direkt bewiesen zu haben. 

Der Galaxienhaufen 1E 0657-56. Das Bild zeigt neben einer optischen Aufnahme des Haufens das von Chandra entdeckte heiße Gas (rot). Es entstand durch die Kollision von zwei Galaxienhaufen. Die blau gefärbten Regionen zeigen, wo sich die meiste Masse des Systems befindet. Dies wurde von den Forschern mit Hilfe des Gravitationslinseneffektes bestimmt. Bild: NASA / CXC / CfA / M.Markevitch et al. (Röntgen); NASA / STScI, Magellan / U.Arizona / D. Clowe et al. (optisch); NASA / STScI, ESO WFI, Magellan / U.Arizona /D. Clowe et al. (Lensing)

Bei der Kollision zweier Galaxienhaufen sind die normale Materie und die Dunkle Materie getrennte Wege gegangen. Das zeigen Messungen mit dem Röntgensatelliten Chandra, sowie mehreren Großteleskopen auf der Erde. Ihre Beobachtungen seien ein wichtiges Indiz dafür, dass es die rätselhafte Dunkle Materie tatsächlich gibt, schreiben die Astronomen in ihrem demnächst im Fachblatt Astrophysical Journal Letters
erscheinenden Forschungsbericht. Alternative Theorien der Schwerkraft könnten den beobachteten Effekt nicht erklären.

"Die Natur hat uns die fantastische Gelegenheit gegeben, zu beobachten, wie sich die hypothetische Dunkle Materie in diesem verschmelzenden System von der normalen Materie trennt", erklärt der Leiter des Projekts, Douglas Clowe von der University of Arizona. Mehr als einhundert Stunden hatten Clowe und seine Kollegen den Galaxienhaufen 1E0657-56 mit dem Röntgensatelliten Chandra beobachtet. Hinzu kamen zahlreiche Nachbeobachtungen mit dem Weltraumteleskop Hubble, dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile und anderen Instrumenten. Die Beobachtungen zeigen, dass in 1E0657-56 ein kleiner Galaxienhaufen in einen größeren hinein gerast ist.

In Galaxienhaufen übertrifft die Masse des heißen Gases zwischen den Galaxien bei weitem die Masse der Sterne in den Galaxien. Deshalb prallt bei einer Kollision von Galaxienhaufen vor allem das intergalaktische Gas aufeinander, wird abgebremst und aufgeheizt. Eben diesen Effekt konnten die Forscher in 1E0657-56 mithilfe von Chandra sehen: Der Galaxienhaufen enthält eine gewaltige, hundert Millionen Grad heiße Gaswolke, entstanden durch die Kollision.

Während in einem ungestörten Galaxienhaufen normale und Dunkle Materie gleich verteilt sind, ist dies jedoch in 1E0657-56 völlig anders, zeigen die Messungen mit den optischen Teleskopen. Während sich die meiste normale Materie in dem heißen Gasball befindet, ballt sich die Dunkle Materie um die Galaxien zusammen. Genau dies hatten die Forscher erwartet: Da Dunkle Materie weder mit sich selbst, noch mit normaler Materie in Wechselwirkung tritt, bewegt sie sich bei dem Zusammenprall der Galaxienhaufen im Gegensatz zu der normalen Materie nahezu unbeeinflusst weiter.

"Wir haben mit unseren Beobachtungen dieses Systems praktisch bewiesen, dass Dunkle Materie kollisionsfrei ist", fasst Clowe zusammen. Alternative Gravitationstheorien, in denen sich die Schwerkraft auf großen Skalen anders verhält als im Bereich des Sonnensystems, und dadurch den Anschein zusätzlicher, dunkler Materie hervorruft, können eine solche Trennung zwischen den beiden Komponenten nicht erklären. Offenbar bestehen also tatsächlich 80 Prozent der Masse unseres Kosmos aus bislang unbekannten Teilchen.