Der Dunklen Materie auf der Spur

Astronomen kartieren die Masseverteilung in fernem Galaxiencluster

Der Dunklen Materie auf der Spur © ESA/Hubble, NASA, HST Frontier Fields

Dieser geheimnisvoll blau leuchtende Galaxiencluster hat es in sich. Denn in ihm ist es Astronomen erstmals gelungen, genau zu kartieren, wo sich besonders viel Masse versteckt. Das wiederum gibt Aufschluss über eines der rätselhaften Phänomene des Kosmos: die Dunkle Materie. Sie verbirgt sich in diesem Cluster überall dort, wo es besonders stark blau leuchtet. Denn dort gibt es mehr Masse, als die normale Materie allein erklären kann.

Sie ist unsichtbar, und hält doch ganze Galaxien und Galaxienhaufen zusammen: Die Dunkle Materie und ihre Schwerkraftwirkung macht drei Viertel aller Masse im Universum aus. Nachzuweisen lässt sie sich aber nur indirekt, denn ihre einzige Wechselwirkung mit der normalen Materie ist die Gravitation. Sie muss sich daher überall dort verbergen, wo kosmische Objekte eine viel größere Masse zu haben scheinen, als die für uns sichtbaren Komponenten allein ausmachen.

Eine Möglichkeit, solche Messungen durchzuführen, beruht auf dem schon von Albert Einstein vorhergesagten Gravitationslinsen-Effekt. Dabei führt die Schwerkraft einer im Vordergrund vorbeiziehenden Galaxie oder eines Galaxienhaufens dazu, dass sich das Licht ferner Objekte verzerrt. Die Stärke dieser Verzerrung verrät dabei indirekt, welche Masse das Vordergrundobjekt – die „Linse“ besitzt.

Genau auf diese Weise haben Astronomen um Mathilde Jauzac von der Durham University nun erstmals die Masse eines 4,5 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxienhaufens bestimmt – doppelt so detailliert wie jemals zuvor für ein solches Objekt. Der Haufen MCS J0416.1–2403 hat demnach die 160 Billionen-fache Masse der Sonne.

Gleichzeitig aber erlaubt die Kombination mehrerer Bilder des Weltraumteleskops Hubble und des Röntgenteleskops Chandra die Kartierung der Massenverteilung in dem rund 650.000 Lichtjahre großen Galaxiencluster. Auf diese Weise lässt sich feststellen, wo sich im Cluster Dunkle Materie verbergen könnte. Diese Aufnahme zeigt in blau die Bereiche im Galaxiencluster MCS J0416.1–2403, in denen höchstwahrscheinlich Dunkle Materie für Massenschwerpunkte sorgt.

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