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FORSCHERGRUPPE
Mit Gravitationslinsen auf Dunkle-Materie-Suche
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astrophysik
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2. September 2015

Die sorgfältige Auswertung von sogenannten Gravitationslinsen erlaubt Astronomen die Kartierung der ansonsten unsichtbaren Dunklen Materie in Galaxienhaufen und Galaxien. Eine neue Forschergruppe in München will sich nun verstärkt der Analyse von Gravitationslinsen widmen und hat dabei vor allem auch kleinere Galaxien im Visier.

Gravitationslinse

Das Gravitationslinsensystem "Clone", aufgenommen mit der Kamera WFPC2 des Weltraumteleskops Hubble (Falschfarbenbild). Die Galaxie G4, Teil der Gruppe von Galaxien im Vordergrund, erzeugt eine zusätzliche Störung in dem gelinsten Bogen der Hintergrundgalaxie. Bild: Lin et al. 2009 NASA / HST

In der Astrophysik ist der Gravitationslinseneffekt mittlerweile ein gebräuchliches Werkzeug, um die Verteilung der Dunklen Materie abzuschätzen. Simona Vegetti jedoch verwendet diesen Effekt für einen ganz bestimmten Zweck: Mit hochauflösenden Bildern von starken Gravitationslinsen versucht sie kleine Satellitengalaxien im fernen Universum zu finden und ihre Eigenschaften einzugrenzen. Vor kurzem wurde sie zur Leiterin einer Max-Planck-Nachwuchsgruppe am Max-Planck-Institut für Astrophysik ernannt, mit der sie ihre Studien unter Verwendung dieser Technik entscheidend ausweiten kann.

Die Natur der Dunklen Materie und die Entstehung von Galaxien sind zwei wichtige Fragen der modernen Kosmologie. Numerische Simulationen der Galaxienentstehung haben gezeigt, dass das Ausmaß der Unterstrukturen in Galaxien stark von Annahmen über die Natur der Dunklen Materie abhängt.

Allerdings kann die Dunkle Materie nicht direkt beobachtet werden und die leuchtende Materie ist als Indikator nicht immer zuverlässig. Daher nutzt Simona Vegetti den Gravitationslinseneffekt, bei dem das Licht einer entfernten Quelle von einer großen Massenkonzentration auf dem Weg zum Beobachter abgelenkt und verzerrt wird.

Schon während ihrer Promotion in Groningen und später als Postdoc am Massachusetts Institute of Technology entwickelte sie ihre besondere Methode: In starken Gravitationslinsensystemen, wie etwa Galaxienhaufen, können einzelne kleine Galaxien Störungen in den beobachteten Linsenbildern induzieren. Diese Störungen verraten den Wissenschaftlern dann etwas über die Eigenschaften der Linse. Auf diese Weise lassen sich also die Massenstrukturen in Galaxien, Galaxiengruppen und Galaxienhaufen messen, die als Gravitationslinse wirken.

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Vor kurzem konnte ihre Methode dahingehend erweitert werden, dass sich nun auch gelinste Galaxien bei hoher Rotverschiebung im Detail untersuchen lassen. Während sich ihre Forschung bisher hauptsächlich auf relativ massereiche Systeme beschränkte, wird ihr die Einführung von sehr viel empfindlicheren und hochauflösenden Daten von Radiointerferometriesystemen erlauben, auch viel kleinere Galaxien ab einer Masse von nur einer Million Sonnenmassen zu untersuchen - und dies über viele kosmologische Epochen hinweg.

"Mit der Ausweitung unserer Studien hin zu niedrigeren Massen erreichen wir einen Bereich, in dem sich die Vorhersagen aus unterschiedlichen Dunkle-Materie-Modellen und Modellen zur Galaxienentstehung deutlich unterscheiden," erklärt Vegetti. "Dies macht es uns somit möglich, die Eigenschaften der Dunklen Materie zu beschränken und die kosmologische Standardtheorie der Galaxienbildung zu testen."

Max-Planck-Nachwuchsgruppen werden als kleinere, unabhängige Forschungseinrichtungen gegründet, oft zur Ergänzung bereits bestehender Abteilungen bei Max-Planck-Instituten. Die Gruppen bieten jungen Nachwuchswissenschaftlern nach ihrer Promotion die Gelegenheit, sich weiter auf einem sehr hohen Niveau zu qualifizieren.

Vegetti wurde für fünf Jahre berufen und wird im Oktober offiziell damit beginnen ihre Gruppe aus zwei Doktoranden und zwei Postdoktoranden aufzubauen, mit denen sie gemeinsam an diesem speziellen Forschungsthema arbeiten wird. "Gravitationslinsen und Kosmologie hatten schon immer eine besondere Faszination für mich", sagt Vegetti. "Seit dem ersten Kurs, den ich während meines Studiums an der Universität Turin besuchte. Es ist großartig, dass ich jetzt mit meiner eigenen Gruppe so richtig in dieses Thema eintauchen kann."

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siehe auch
Gravitationslinsen: Bester Blick auf entfernte Galaxienkollision - 27. August 2014
Links im WWW
Max-Planck-Institut für Astrophysik
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