Abweichung vom Standardmodell: Vermessung der Dunklen Materie in den ältesten Galaxien

Messungen der Verteilung der Dunklen Materie in Galaxien vor 12 Milliarden Jahren weichen von den Vorhersagen des Standardmodells der Kosmologie ab. Das hat ein japanisches Forscherteam herausgefunden, das den Ursprung und die Verbreitung der mysteriösen Dunklen Materie viel weiter zurückverfolgen konnte, als dies bisher möglich war. Insgesamt basiert ihr Datensatz auf ungefähr 1,5 Millionen Galaxien, die wir sehen, weil sie erst 1,7 Milliarden Jahre nach dem Urknall erschienen sind. Wenn sich ihre Ergebnisse bestätigen lassen, könnte dies neue Erkenntnisse über die Natur der Dunklen Materie liefern, sagt der Studienleiter und Astrophysiker Hironao Miyatake von der Universität Nagoya.

Sogar leuchtende Dinge anzuschauen ist schwierig, Das Team erklärt. Auf dem Weg zu uns verschiebt sich das Licht immer mehr ins Rote und Infrarote, weshalb es nur mit speziellen Observatorien wie dem neuen James-Webb-Weltraumteleskop zu beobachten ist. Allerdings ist die Analyse der Dunklen Materie in der Frühzeit des Universums schwieriger, da besondere Bedingungen herrschen müssen. Da es selbst nicht leuchtet, wird die Wirkung der Schwerkraft untersucht. Um die Verteilung dunkler Materie in einer so weit entfernten Galaxie zu untersuchen, müsste Licht oder Strahlung von Objekten dahinter von ihr gebeugt werden. Je weiter die Dinge entfernt sind, desto schwieriger wird dieses Verfahren.

Um sich nicht wie bei früheren Analysen in der Analyse von Galaxien vor acht bis zehn Milliarden Jahren zu verzetteln, ging Miyatakes Team nun anders vor. Also begann ich mit einer Liste der 1,5 Millionen Galaxien, die wir vor 12 Milliarden Jahren gesehen haben und die Gravitationslinsen waren. Ihre Auswirkungen wurden jedoch nicht auf das Licht möglicherweise weiter entfernter Galaxien untersucht, sondern auf Mikrowellenstrahlung, wie sie vom ESA-Satelliten Planck für den Nachthimmel gemessen wurde. Die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung erschien kurz nach dem Urknall und erfüllte das gesamte Universum. Aus dem Einfluss von Galaxien auf diese Strahlung lassen sich nun die bisher ältesten Daten zur Verteilung der Dunklen Materie gewinnen.

Messungen der „Verklumpung“ in dieser Frühzeit des Universums weichen heute vom sogenannten Lambda-CDM-Modell ab, dem Standardmodell zur Beschreibung der Entwicklung des Universums seit dem Urknall. Das Ergebnis ist noch ungewiss, aber wenn es sich als richtig herausstellt, dann hat das ganze Modell Schwächen, wenn man in der Zeit zurückgeht. Das ist spannend, denn die notwendigen Verbesserungen am Modell könnten uns auch dabei helfen, besser zu verstehen, was dunkle Materie ist. Ihre Natur ist eines der größten Geheimnisse der Physik. Außerdem spricht nichts dagegen, mit der Methode auch Galaxien zu untersuchen, die wir in einem sehr früheren Zustand sehen. Arbeit suchen Vorgestellt in Physical Review Letters.


(Mine)

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