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Dienstag, 26.06.2018

Astronomen entdecken vermisste Materie im All

Bei ihrer Suche hilft den Forschern eines der hellsten Objekte im Universum, das noch über extreme Entfernungen zu sehen ist.

Von Till Mundzeck

Kosmisches Netz: Ein diffuser Nebel erstreckt sich über Hunderttausende Lichtjahre durch den intergalaktischen Raum.
Kosmisches Netz: Ein diffuser Nebel erstreckt sich über Hunderttausende Lichtjahre durch den intergalaktischen Raum.

© Abb.: Illustris Collaboration/dpa

Nach fast 20 Jahren Suche sind Astronomen der „vermissten Materie“ im Kosmos auf die Spur gekommen. Enorme Mengen Materie verstecken sich demnach als dünnes und extrem heißes Gas zwischen Galaxien und Galaxienhaufen im Weltall. Das haben Wissenschaftler um Fabrizio Nicastro vom Nationalen Institut für Astrophysik (Inaf) in Rom (Italien) mit dem europäischen Röntgensatelliten „XMM-Newton“ beobachtet. Sie stellen ihre Beweise im britischen Fachblatt Nature vor.

Der Kosmos besteht zu rund 70 Prozent aus einer unbekannten, mysteriösen Dunklen Energie und zu etwa 25 Prozent aus Dunkler Materie, die sich nur durch ihre Schwerkraft verrät und deren Natur völlig rätselhaft ist. Lediglich knapp fünf Prozent entfallen auf die für uns gewöhnliche Materie, die Forscher als baryonisch bezeichnen und aus der alle sichtbaren Dinge im Universum aufgebaut sind: Sterne, Planeten, Pflanzen, Menschen und alles andere. Diese Verteilung lässt sich aus der kosmischen Hintergrundstrahlung ablesen, dem „Echo des Urknalls“, das die Verhältnisse kurz nach der Entstehung des Universums widerspiegelt.

Doch selbst von diesen knapp fünf Prozent baryonischer Materie konnten Astronomen bislang nur etwa zwei Drittel lokalisieren. Eine Inventur aller Sterne und Galaxien quer durch das Universum liefert nur etwas mehr als zehn Prozent der baryonischen Materie, einschließlich des interstellaren Gases in den Galaxien, aus dem Sterne entstehen. Die heißen Gaswolken, in die die meisten Galaxien eingebettet sind, sowie das Gas, das Galaxienhaufen erfüllt, bringen etwa noch mal so viel auf die Waage. Eine ausgefeilte Suche in riesigen, scheinbar leeren Bereichen des Kosmos bringt die Bilanz schließlich auf rund 60 Prozent. Der Rest fehlt.

„Die fehlenden Baryonen sind eines der größten Rätsel in der modernen Astrophysik“, betont Nicastro. „Wir wissen, dass diese Materie dort draußen sein muss, wir sehen sie im frühen Universum, aber dann können wir sie nicht mehr finden. Wo ist sie hin?“ Auf der Suche richtete Nicastros Team das Weltraumteleskop „XMM-Newton“ der Europäischen Weltraumorganisation Esa auf eine aktive Galaxie in einer Milliarde Lichtjahre Entfernung, in deren Zentrum sich ein gigantisches Schwarzes Loch enorme Materiemengen einverleibt. Solche sogenannten Quasare gehören zu den hellsten Objekten im Universum und sind über extreme Entfernungen zu sehen. Auf dem Weg zur Erde durchleuchtet das Quasar-Licht riesige Bereiche des Kosmos, die sich auf diese Weise analysieren lassen.

Im Licht des Quasars fahndeten die Astronomen nach Spuren der gesuchten Materie. „Wir konnten erfolgreich die Signatur von Sauerstoff in dem heißen intergalaktischen Gas zwischen uns und dem fernen Quasar identifizieren, an zwei unterschiedlichen Orten entlang der Sichtlinie“, berichtet Nicastro. „Dort liegen enorme Materialreservoirs, einschließlich Sauerstoff, und zwar genau in der von uns erwarteten Menge, sodass wir endlich die Lücke im Baryon-Budget des Universums schließen können.“ Die gesuchte Materie verberge sich in dem Millionen Grad heißen „Nebel“, der sich über Hunderttausende Lichtjahre durch den intergalaktischen Raum erstrecke, erläuterte die Esa. (dpa)

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