HUBBLE
Dunkelmaterie in Galaxienhaufen im Visier
von Stefan Deiters
astronews.com
13. Oktober 2011

Mit Hilfe des Weltraumteleskops Hubble wollen Astronomen detaillierte Karten über die Verteilung von Dunkler Materie in massereichen Galaxienhaufen erstellen. Zu diesem Zweck soll Hubble insgesamt 25 solcher Haufen gründlich untersuchen. Zu den ersten sechs inzwischen beobachteten Galaxienhaufen gehört auch MACS J1206.2-0847, dessen Bilder NASA und ESA heute veröffentlichten.

Der Galaxienhaufen MACS J1206.2-0847 in rund vier Milliarden Lichtjahren Entfernung in einer Aufnahme des Weltraumteleskops Hubble. Bild: NASA, ESA, M. Postman (STScI) und das CLASH Team [Großansicht]

Der Galaxienhaufen MACS J1206.2-0847 war eines der ersten Objekte, das im Rahmen einer Durchmusterung anvisiert wurde, mit deren Hilfe Astronomen sehr detaillierte Karten der Verteilung von Dunkelmaterie in Galaxienhaufen erstellen wollen. Auf diese Weise soll eine überraschende Entdeckung überprüft werden, nach der es eine deutlich höhere Dichte von Dunkelmaterie in den Zentren von Galaxienhaufen gibt als theoretische Modelle erwarten lassen. Dies könnte bedeuten, dass sich Galaxienhaufen eventuell früher als bislang angenommen gebildet haben. Im Rahmen der CLASH (Cluster Lensing And Supernova Survey with Hubble) genannten Durchmusterung sollen insgesamt 25 massereiche Galaxienhaufen untersucht werden. Bislang hat das CLASH-Team sechs Galaxienhaufen mit Hubble anvisiert, darunter auch MACS J1206.2-0847.

Dunkle Materie macht nach Ansicht der Astronomen einen Großteil der Masse des Universums aus. Bislang hat man allerdings noch keine Vorstellung davon, um was es sich dabei genau handelt. Dunkle Materie verrät sich aber durch ihre Gravitationswirkung. Und genau dies machen sich die Astronomen zunutze. Galaxienhaufen wie MACS J1206.2-0847 sind die massereichsten durch Gravitation gebundenen Strukturen im Universum. Ihre enorme Masse sorgt nun dafür, dass das Licht von Objekten, die - von der Erde aus gesehen - hinter den Haufen liegen, abgelenkt wird. So können mehrere, teils verzerrte und verstärkte Bilder einer Hintergrundgalaxie entstehen. Man spricht von einem Gravitationslinseneffekt.

Solche verzerrten Galaxienbilder lassen sich auch auf der Hubble-Aufnahme von MACS J1206.2-0847 erkennen. Aus ihrer genauen Form und Verteilung können die Wissenschaftler dann berechnen, wie groß die Masse des Galaxienhaufens sein muss und wie diese Masse in dem Haufen verteilt ist. Vergleicht man nun die Zahlen, stellt man sehr schnell fest, dass die Masse der sichtbaren Materie des Haufens nicht ausreichet, um die beobachteten Verzerrungen zu erklären. Gäbe es keine Dunkle Materie, sollten die Verzerrungen deutlich weniger ausgeprägt sein.

MACS J1206.2-0847 ist rund vier Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt. Dank Hubble konnten die Wissenschaftler 47 Mehrfachbilder von zwölf bislang unbekannten entfernteren Galaxien identifizieren. Dabei konnte Hubble auf frühere eigene Beobachtungen und auf Untersuchungen mit erdgebundenen Teleskopen aufbauen. Die Beobachtungen des Weltraumteleskops werden durch Untersuchungen mit dem Very Large Telescope der europäischen Südsternwarte ESO ergänzt, mit dem Spektren der Galaxien aufgenommen werden, die etwas über ihre Entfernung und ihre chemische Zusammensetzung verraten.

Bislang wissen Astronomen nicht genau, wann sich die ersten Galaxienhaufen gebildet haben. Man schätzt allerdings, dass diese Epoche mindestens neun Milliarden Jahre zurückliegt, eventuell sogar bis zu zwölf Milliarden Jahre. Sollte sich mit der CLASH-Durchmusterung herausstellen, dass die meisten Galaxienhaufen tatsächlich über eine ungewöhnlich hohe Konzentration von Dunkelmaterie in ihrem Zentralbereich verfügen, würde dies neue Hinweise auf die frühe Phase der Strukturbildung im Universum liefern.