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ALMA
Einsteinring verrät dunkle Zwerggalaxie
von Stefan Deiters
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15. April 2016

Bei der Analyse der Beobachtungen einer spektakulären Gravitationslinse, eines sogenannten Einsteinrings, sind Astronomen auf die Spuren einer dunklen Zwerggalaxie gestoßen. Der Fund könnte helfen, das Rätsel um die fehlenden Zwerggalaxien zu lösen: Eventuell bestehen sie überwiegend aus Dunkler Materie und sind daher nicht zu sehen.

SDP.81

Der von ALMA beobachtete Einsteinring (orange) kombiniert mit einer optischen Aufnahme der Linsengalaxie von Hubble (Mitte). Die Position der vermuteten dunklen Zwerggalaxie ist mit einem weißen Punkt markiert. Bild: Y. Hezaveh, Stanford Univ., ALMA (NRAO/ESO/NAOJ), NASA/ESA Hubble Space Telescope [Großansicht]

Mithilfe von Daten des Radioteleskopverbunds Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in der chilenischen Atacamawüste haben Astronomen eine dunkle Zwerggalaxie aufgespürt, die sich im Umfeld einer deutlich massereicheren Galaxie in fast vier Milliarden Lichtjahren Entfernung versteckt hält. Allerdings konnten die Wissenschaftler das System nicht direkt sehen, sondern entdeckten lediglich winzige Störungen in einem sogenannten Einsteinring, die sie auf die Anwesenheit der Zwerggalaxie zurückführen. Sie hoffen, auf diese Weise in Zukunft noch deutlich mehr solcher Galaxien finden zu können.

Die Daten stammten aus der Long Baseline Campaign mit ALMA, die unter anderem ein System namens HATLAS J090311.6+003906 oder auch SDP.81 zum Ziel hatte. Es handelt sich dabei um eine sogenannte Gravitationslinse: Man sieht also das Licht einer entfernten Galaxie, das durch eine auf der Sichtlinie zur Erde liegenden massereichen Galaxie abgelenkt wird. Auf diese Weise wird das Bild der entfernteren Galaxie zu ringförmigen Bögen verzerrt und auch verstärkt. Die entfernte Galaxie ist so weit von uns entfernt, dass wir sie in einem Zustand von vor etwa zwölf Milliarden Jahren sehen. 

Im Fall von SDP.81 haben die beiden Galaxien - von der Erde aus betrachtet - eine so perfekte Anordnung, dass durch diesen Gravitationslinseneffekt ein sogenannter Einsteinring entsteht. Albert Einstein war es auch, der diesen Effekt einst vorhergesagt hat. Durch dieses "natürliche Vergrößerungsglas" können Astronomen nicht nur sehr viel über die entfernte Galaxie lernen, sondern auch über die Galaxie, die für die Verzerrung des Lichts verantwortlich ist. Die Art der Verzerrungen erlaubt nämlich Rückschlüsse auf die Masse des Systems und deren Verteilung.

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In den Daten von SDP.81 glauben die Astronomen nun Hinweise auf eine unsichtbare Zwerggalaxie entdeckt zu haben. "Wir können diese unsichtbaren Objekte genau wie die Regentropfen auf einer Fensterscheibe sehen. Wir wissen, dass sie da sind, weil sie das Licht von Hintergrundobjekten verzerren", erläutert Yashar Hezaveh von der Stanford University. Beim Regentropfen ist die Lichtbrechung der Grund dafür, bei SDP.81 dürfte es Dunkle Materie sein.

Um die dunkle Zwerggalaxie zu entdecken, analysierten die Forscher über mehrere Wochen mithilfe von Hochleistungscomputern die vorliegenden Daten und erhielten so ein detailliertes Bild der Linsengalaxie und ihrer unmittelbaren Umgebung. Auf diese Weise konnten sie einen signifikanten Klumpen aus Materie mit weniger als einem Tausendstel der Masse der Milchstraße nachweisen.

Nach Ansicht der Astronomen deutet alles darauf hin, dass es sich bei diesem Klumpen um eine zur großen Galaxie gehörenden Zwerggalaxie handelt, die sehr leuchtschwach ist und überwiegend aus Dunkler Materie besteht. Theorien über die Entstehung von Galaxien sagen voraus, dass es um jede größere Galaxie unzählige Zwerggalaxien geben sollte. Doch sogar um unsere Milchstraße hat man bisher nur 40 davon entdeckt, obwohl es nach den Vorhersagen deutlich mehr sein sollten.

"Die Diskrepanz zwischen beobachteten Satellitengalaxien und vorhergesagten Systemen war ein großes Problem für die Kosmologie für fast zwei Jahrzehnte; manche sprachen sogar von einer Krise", so Neal Dalal von der University of Illinois. "Wenn die Zwerggalaxien aber hauptsächlich aus Dunkler Materie bestehen, könnte das die fehlenden Beobachtungen erklären und uns gleichzeitig etwas über die wahre Natur der Dunklen Materie verraten."

Die Astronomen planen nun, mit ihrer Methode nach weiteren dunklen Zwerggalaxien zu suchen. Über ihre aktuelle Studie berichten sie in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift The Astrophysical Journal erschienen ist.

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Einsteinring verrät dunkle Zwerggalaxie. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
ALMA: Sternentstehungsgebiete in entfernter Galaxie - 9. Juni 2015
ALMA: Staubige Strukturen in einer fernen Galaxie - 13. April 2015
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
National Radio Astronomy Observatory (NRAO)
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