Auf Spurensuche im All Forscher lösen jahrzehntelanges Rätsel der "fehlenden" Materie
Lange wussten Forscher wenig über einen bestimmten Teil der Materie im Universum. Nun sind sie schlauer: Beobachtungen bestätigen theoretische Modelle und Simulationen.
Jahrzehntelang standen Astronomen vor einem Rätsel: Etwa ein Drittel der "normalen" Materie entzog sich trotz aller Anstrengungen der Beobachtung. Diese Materie sind Stoffe, aus denen Sterne, Planeten und auch Menschen bestehen. Jetzt gelang es einem internationalen Forscherteam, diese "fehlende" Materie mithilfe von zwei Röntgensatelliten aufzuspüren.
Wie die Wissenschaftler im Fachblatt "Astronomy & Astrophysics" berichten, verbindet ein 23 Millionen Lichtjahre langes Filament aus zehn Millionen Grad heißem Gas vier Galaxienhaufen. "Zum ersten Mal stimmen unsere Ergebnisse mit den Modellen des Kosmos überein", sagt Teamleiter Konstantinos Migkas von der Sternwarte Leiden in den Niederlanden, "Wie es scheint, hatten die Simulationen also recht."
Mithilfe von Simulationen versuchen Astrophysiker, die Entstehung und Entwicklung von Strukturen im Kosmos wie etwa Galaxien und Galaxienhaufen nachzuvollziehen. In diesen Modellen sind Galaxienhaufen durch langgestreckte Filamente, also fadenförmige Strukturen, verbunden, die sehr viel Gas enthalten. Zwar konnten viele solcher Filamente tatsächlich nachgewiesen werden, doch sie enthielten viel weniger Materie, als es die Simulationen vorhersagten.
Es brauchte zwei Röntgenteleskope
Jetzt wissen die Himmelsforscher, warum: Aufgrund seiner extrem hohen Temperatur ist das Gas nur im Röntgenbereich sichtbar. Unglücklicherweise senden aber auch andere Himmelsobjekte Röntgenstrahlung aus, insbesondere große Schwarze Löcher. Deshalb benötigte das Team um Migkas gleich zwei Röntgenteleskope, um die "fehlende" Materie nachzuweisen.
Das Esa-Weltraumteleskop XMM-Newton
XMM-Newton steht für "X-ray Multi-Mirror Mission – Newton". Der zweite Teil des Namens ehrt den berühmten Physiker Isaac Newton. Die Besonderheit des Satelliten: Er misst Röntgenstrahlen, die aus energiereichen Bereichen des Universums stammen – etwa dort, wo Materie auf engstem Raum zusammengepresst ist.
Solche Messungen helfen Wissenschaftlern zu verstehen, wie sich Galaxien entwickeln, wie sich Schwarze Löcher verhalten oder was bei gewaltigen Sternenexplosionen geschieht.
Das Zehnfache der Masse der Milchstraße
Das japanische Instrument Suzaka registrierte die Stärke der Röntgenstrahlung entlang des Filaments, der europäische Satellit XMM-Newton identifizierte die störenden Quellen. Nach Abzug dieser störenden Einflüsse ergab sich für das Filament eine Gesamtmasse, die etwa dem Zehnfachen der Masse der Milchstraße entspricht, was in guter Übereinstimmung mit den Simulationen ist.
"Die fehlende Materie hat sich also in kaum sichtbaren Fäden im Universum versteckt", sagt Norbert Schartel, Projektwissenschaftler von XMM-Newton. "Damit haben wir unser kosmologisches Standardmodell gestärkt und seit Jahrzehnten durchgeführte Simulationen bestätigt."
Schwarzes Loch zerreißt massereichen Stern
Erst vor zwei Jahren hatten Forscher mithilfe des Teleskops XMM-Newton die Überreste eines Sterns untersucht, der von einem Schwarzen Loch auseinandergerissen worden war. Die Wissenschaftler hatten anhand der zurückgebliebenen chemischen Spuren die Masse des Todessterns bestimmt und dabei eine Überraschung erlebt.
"Wir sehen gewissermaßen die Eingeweide eines ehemaligen Sterns, die ins All geschleudert wurden", sagte Jon Miller von der University of Michigan damals auf nasa.gov. Wie sich herausstellte, kam ein Stern einem Schwarzen Loch mit rund einer Million Sonnenmassen zu nahe und wurde durch die gewaltigen Gezeitenkräfte zerrissen.
- Nachrichtenagentur dpa
- aanda.org: "Detection of pure warm-hot intergalactic medium emission from a 7.2 Mpc long filament in the Shapley supercluster using X-ray spectroscopy" (Englisch)
