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WIGGLEZ
Materie im All scheint gleichmäßig verteilt
von Stefan Deiters
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22. August 2012

Ist die Materie im Universum tatsächlich gleichmäßig verteilt, wie es das allgemein anerkannte kosmologische Modell erfordert? Da sich ein großer Teil der Materie in Galaxien, Galaxienhaufen und Galaxiensuperhaufen konzentriert, erscheinen Zweifel daran angebracht. Jetzt hat eine umfangreiche Himmelsdurchmusterung aber tatsächlich eine extrem gleichmäßige Verteilung der Materie im All ergeben.

AAT

Das Anglo-Australian Telescope im australischen Bundesstaat New South Wales während Beobachtungen für den WiggleZ-Survey. Foto: Michael Drinkwater (UQ) und David Woods (UBC)

Auf den ersten Blick erscheint die Materie im Universum alles andere als gleichmäßig verteilt zu sein: Sterne gruppieren sich zu Galaxien, Galaxien zu Galaxienhaufen und diese wiederum zu Superhaufen. Da stellt sich natürlich die Frage, ob dieses hierarchische System aus immer größer werdenden Strukturen immer weiter geht oder ob sich auf sehr großen Skalen eine gleichmäßige Verteilung der Materie einstellt.

Diese Frage beschäftigt Kosmologen allein schon deshalb, weil die allgemein akzeptierten, auf Einsteins Theorien basierenden Modelle des Universums, eine gleichmäßige Materieverteilung auf sehr großen Skalen erfordern. Ist das Universum auch hier "klumpig", ist die Materie also nicht homogen verteilt, wäre die Gültigkeit dieser Modelle zumindest in Frage gestellt.

Auf kleinen Skalen, also in einem Bereich von einigen zehn Millionen Lichtjahren, ist das All extrem klumpig. Damit das kosmologische Standardmodell gültig sein kann, muss es somit in größerer Entfernung einen Übergang zu einer homogenen Materieverteilung geben, die sich in alle Blickrichtungen beobachten lassen sollte. Oder könnte es, wie manche Astronomen in letzter Zeit spekulierten, tatsächlich sein, dass das Universum nie homogen wird, sondern die Materieverteilung mehr den "Apfelmännchen" gleicht, und sich somit, ganz ähnlich wie bei den berühmten Fraktalen, eine Haufenbildung in jeder Größenordnung finden lässt? Dies hätte nicht nur Auswirkungen auf die kosmologischen Modelle, sondern auch auf das Verständnis damit zusammenhängender Phänomene wie etwa der mysteriösen Dunklen Energie.

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Doch die Sorge, dass die allgemein akzeptierten Modelle aufgrund der mangelnden Homogenität ungültig sein könnten, dürfte unbegründet sein: Morag Scrimgeour, Doktorandin am International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) und an der University of Western Australia, hat jetzt in einem Fachartikel in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society die Ergebnisse der Analyse von Daten einer umfangreichen Himmelsdurchmusterung vorgestellt.

Scrimgeour stellte fest, dass auf Entfernungen von mehr als 350 Millionen Lichtjahren die Materie extrem gleichmäßig verteilt ist und es kaum Hinweise auf fraktalartige Muster gibt. "Wir haben eine Durchmusterung namens WiggleZ verwendet, in der mehr als 200.000 Galaxien enthalten sind und die ein Volumen von rund drei Milliarden Lichtjahren im Kubik umfasst", erläutert die Doktorandin. "Damit handelt es sich um die umfangreichste Durchmusterung, die bislang für solche Messung der großräumigen Struktur des Universums verwendet wurde."

Die Ergebnisse von Scrimgeour dürften für Kosmologen eine große Erleichterung sein. "Unser gesamtes Verständnis des Universums, sogar unsere Interpretation des Lichts, das wir von Sternen und Galaxien sehen, würde sich ändern, wenn das Universum auf großen Skalen nicht homogen wäre", verdeutlicht Scrimgeour. "Die Analyse der Verteilung der WiggleZ-Galaxien im Raum auf Skalen bis zu 930 Millionen Lichtjahren zeigt, dass sie annähernd homogen verteilt sind, was bedeutet, dass es keine großräumige Haufenbildung gibt." Dies führt, so Scrimgeour, zu einer beruhigenden Schlussfolgerung: "Wir können mit einer großen Sicherheit davon ausgehen, dass unser Bild vom Universum auf großen Skalen korrekt ist."

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siehe auch
Kosmologie: Die Entstehungsgeschichte von 20 Millionen Galaxien - 2. Juni 2005
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR)
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