Neuen Daten zufolge erinnert die Verteilung von Halos aus dunkler Materie um Galaxien ein wenig an Fußballfelder: "irgendwo dick, irgendwo leer", länglich und fast flach.
Cluster aus dunkler Materie werden in Magenta dargestellt
Dunkle Materie ist eine mysteriöse Substanz, die keine der grundlegenden Wechselwirkungen mit unserer gewöhnlichen Materie eingeht, außer der Gravitation. Trotz aller Rätsel wird angenommen, dass es im Universum irgendwo 4,5-mal mehr (nach Masse) als gewöhnliche Materie gibt, und sie ist es, die mit der unsichtbaren Hand ihrer Schwerkraft die Prozesse im größten Maßstab lenkt - wie z die Entstehung und Entwicklung von Galaxien und ihren Haufen.
Tatsächlich wurde schon vor langer Zeit gezeigt, dass Galaxien allein aufgrund der Masse der sichtbaren Materie und der Newtonschen Gleichungen nicht schwer genug sind, um ihrer Anziehungskraft den Zentrifugalkräften zu widerstehen, die durch die Rotation von Sternen entstehen, Gas und Staub. Auch supermassereiche Schwarze Löcher, die sich in den aktiven Zentren mancher Galaxien befinden, reichen nicht aus. Das bedeutet, dass Galaxien instabil sein müssen und sicherlich nicht dicht genug, um irgendwo in ihren Weiten genug Materie zu haben, um Sterne zu bilden.
Deshalb stellten Astronomen in den 1970er Jahren eine sehr kühne Hypothese über die Existenz von dunkler Materie auf, die auf keine andere Weise als durch Schwerkraft beobachtbar ist. Indirekt, durch dieselben Beobachtungen der Flugbahnen von Sternen und Berechnungen der entsprechenden Gravitationskräfte, scheint seine Existenz offensichtlich.
Aber auf der anderen Seite hat niemand jemals auf verlässliche Weise dunkle Materie oder ihre Bestandteile direkt fixiert. Über einige Fehler in diesem Bereich haben wir in den Notizen „Experimentelle Probleme“und „Dunkle Geschichte“geschrieben. Dies bedeutet jedoch nicht, dass andere Methoden zur indirekten Untersuchung der Dunklen Materie nicht verwendet werden können.
So wandte sich eine Gruppe japanischer Astronomen unter der Leitung von Masamune Oguri einem so bekannten Phänomen wie Gravitationslinsen zu. Von Einstein auf der Grundlage der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt und dann in realen Beobachtungen brillant bestätigt, sind Gravitationslinsen ein massiver Körper (oder eine Gruppe von Körpern), die mit ihrer Schwerkraft den Weg der in der Nähe vorbeiziehenden Strahlung verzerren.
Mit Hilfe des 8,2-Meter-Spiegels von Subaru betrachteten Oguri und Kollegen Haufen dunkler Materie wie Gravitationslinsen – und schätzten den Grad der Verzerrung, die sie in die Flugbahn der Strahlung einbringen, die von 18 Galaxienhaufen in der Nähe zu uns kommt 3 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt.
Laut Wissenschaftlern trägt jeder dieser riesigen Haufen, der Tausende von Galaxien umfasst, auch beträchtliche Mengen an Dunkler Materie. Und diese Materie bildet Strukturen, die Oguri und Kollegen an Fußballfelder erinnerten: etwa doppelt so groß auf einer Seite, und – was besonders interessant ist – unabhängig von der Form des Galaxienhaufens, in dem sich Dunkle Materie befindet.
Laut Oguri bestätigt dieses Bild, dass die heutige Verteilung der Dunklen Materie während des Urknalls und der inflationären Expansion des Universums fast vollständig bestimmt wurde und dass die anschließende Wechselwirkung mit gewöhnlicher Materie dieses Bild kaum verändert hat.
