Astronomen haben im Weltraum ein rätselhaftes Objekt entdeckt, dessen Masse rund eine Million Mal größer als die der Sonne ist. Das von der Erde etwa zehn Milliarden Lichtjahre entfernte dunkle Objekt konnten die Forscher trotz seiner Masse nur mithilfe eines „Super-Teleskops“ beobachten. Die Entdeckung könnte eine der wichtigsten Theorien über die Zusammensetzung des Universums bestätigen: Denn bei dem Objekt handelt es sich wohl um Dunkle Materie.
Das internationale Forschungsteam kam dem „unsichtbaren“ Objekt auf die Spur, indem es das Licht weiter entfernter Galaxien beobachtete, das durch die Gravitationswellen der ungeheueren Masse verzerrt wurde. Die Studie, an der auch Wissenschaftler des deutschen Max-Plank-Institus für Astrophysik (MPA) mitarbeiteten, wurde in der Fachzeitschrift „Nature Astronomy“ veröffentlicht.
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Geheimnis Dunkle Materie: Forscher suchen nach dem Grundbauteil des Universums
Dunkle Materie ist eine unsichtbare Form von Materie, die kein Licht ausstrahlt – und daher entsprechend schwierig beobachtet werden kann. Dass sie überhaupt existiert, können Forscher nur durch ihre Anziehungskraft auf sichtbare Materie wie etwa Galaxien oder Sternhaufen nachweisen.
Dunkle Materie macht als vermutlich grundlegender Baustein rund 85 Prozent der gesamten Materie im Universum aus, doch ihre genaue Zusammensetzung ist bis heute unbekannt. Forscher versuchen deshalb herauszufinden, ob dunkle Materie gleichmäßig verteilt oder klumpig ist: ein entscheidender Hinweis auf ihre Zusammensetzung.
„Die Suche nach dunklen Objekten, die offenbar kein Licht ausstrahlen, ist eindeutig eine Herausforderung”, zitiert ein Statement den Hauptautoren der Studie, Dr. Devon Powell vom MPA. Da wir sie nicht direkt sehen können, verwenden wir sehr weit entfernte Galaxien als Hintergrundbeleuchtung, um nach ihren Gravitationsspuren zu suchen.”
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„Super-Teleskop“ ist so groß wie Erde
Für ihre Beobachtung musste das Forschungsteam auf ein Netzwerk von Teleskopen zurückgreifen, die über die ganze Welt verteilt waren. Anschließend führte es die Daten zu einem „virtuellen Super-Teleskop“ zusammen, das theoretisch so groß wie die Erde ist und die subtilen Signale der Gravitationslinseneffekte des dunklen Objekts erfassen kann. Es sei das Objekt mit der geringsten Masse, das je mit dieser Technik gefunden wurde.
Professor John McKean von der Universität Groningen (RuG), der Universität Pretoria (UP) und dem South African Radio Astronomy Observatory (SARAO) leitete die Datenerfassung und ist Hauptautor einer Begleitveröffentlichung. Er sagte: „Auf dem ersten hochauflösenden Bild sahen wir sofort eine Verengung im Gravitationsbogen. Das war ein eindeutiges Zeichen dafür, dass wir auf der richtigen Spur waren. Nur eine weitere kleine Massenansammlung zwischen uns und der entfernten Radiogalaxie konnte dies verursachen.“
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Dunkle-Materie-Klumpen auf Bildpixeln erkennbar
Um die gigantischen Datenmassen zu analysieren, mussten die Forscher außerdem eigene Algorithmen entwickeln. Die dafür benötigte Rechenleistung konnte nur von Supercomputern erbracht werden. Co-Autorin Dr. Simona Vegetti vom MPA begründet den Aufwand so: „Wir gehen davon aus, dass jede Galaxie, einschließlich unserer eigenen Milchstraße, mit Klumpen dunkler Materie gefüllt ist. Um sie zu finden und die Fachwelt von ihrer Existenz zu überzeugen, sind jedoch umfangreiche Berechnungen erforderlich.“
In der Studie wandten die Forscher deshalb außerdem eine spezielle Technik namens Gravitationsbildgebung an, mit der sie die eigentlich unsichtbaren Klumpen dunkler Materie auf nur ein paar Pixeln „sehen“ können, indem es deren Gravitationslinseneffekt gegenüber dem Lichtbogen abbildete. Die Forscher wollen nun weitere dieser dunklen „Klumpen“ im Universum finden, um das Geheimnis um die Verteilung der dunklen Materie endlich zu lösen.
