Messungen der Verteilung der Dunklen Materie in Galaxien vor 12 Milliarden Jahren weichen von den Vorhersagen des Standardmodells der Kosmologie ab. Dies wurde von einem japanischen Forscherteam entdeckt, das den Ursprung und die Verbreitung der mysteriösen Dunklen Materie viel weiter zurückverfolgen konnte, als es bisher möglich war. Insgesamt basiert ihr Datensatz auf fast 1,5 Millionen Galaxien, die wir so sehen, wie sie nur 1,7 Milliarden Jahre nach dem Urknall aussahen. Wenn sich ihre Ergebnisse bestätigen lassen, könnten neue Erkenntnisse über die Natur der Dunklen Materie gewonnen werden, sagt Studienleiter und Astrophysiker Hironao Miyatake von der Universität Nagoya.
Besonders schwierig zu recherchieren
Selbst der Blick zurück auf helle Objekte ist schwierig, erklärt das Team. Auf seinem Weg zu uns verschiebt sich das Licht immer weiter ins Rote und Infrarote, sodass es nur von speziellen Observatorien wie dem neuen James-Webb-Weltraumteleskop beobachtet werden kann. Allerdings ist die Analyse der Dunklen Materie in der Frühzeit des Universums noch schwieriger, weil besondere Bedingungen herrschen müssen. Da sie nicht von selbst leuchtet, wird die Wirkung der Schwerkraft untersucht. Um die Verteilung dunkler Materie in einer so weit entfernten Galaxie zu untersuchen, muss Licht oder Strahlung von Objekten dahinter von ihr gebogen werden. Je weiter die Objekte entfernt sind, desto schwieriger wird dieses Verfahren.
Um nicht wie bei früheren Analysen auf die Analyse von Galaxien vor acht bis zehn Milliarden Jahren angewiesen zu sein, ist Miyatakes Team nun anders vorgegangen. Also begann er mit einer Liste von 1,5 Millionen Galaxien, die wir sehen, wie sie vor 12 Milliarden Jahren aussahen und die als Gravitationslinsen fungierten. Allerdings wurden ihre Auswirkungen nicht auf Licht von möglicherweise weiter entfernten Galaxien untersucht, sondern auf Mikrowellenstrahlung, die vom Planck-Satelliten der ESA für den Nachthimmel gemessen wurde. Die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung entstand kurz nach dem Urknall und erfüllt das gesamte Universum. Basierend darauf, wie Galaxien diese Strahlung beeinflussen, konnten nun erste Daten zur Verteilung der Dunklen Materie gewonnen werden.
Messungen der „Verklumpung“ in dieser Frühzeit des Universums weichen heute vom sogenannten Lambda-CDM-Modell ab, dem Standardmodell zur Beschreibung der Entwicklung des Kosmos seit dem Urknall. Das Ergebnis ist noch ungewiss, aber sollte es sich als richtig herausstellen, würde das bedeuten, dass das ganze Modell Schwächen hat, wenn es darum geht, in der Zeit zurückzugehen. Das ist spannend, denn die notwendigen Verbesserungen am Modell könnten uns auch dabei helfen, besser zu verstehen, was es mit Dunkler Materie auf sich hat. Seine Natur ist eines der größten Geheimnisse der Physik. Außerdem spricht nichts dagegen, mit der Methode auch Galaxien zu untersuchen, die wir in einem viel früheren Zustand sehen. Die Forschungsarbeit erschien in Physical Review Letters.
(mein)
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