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Wie dunkle Materie schon vor Milliarden von Jahren unsere Galaxien prägte

Die neue Studie zur dunklen Materie wirft einen Blick in die Vergangenheit – vor zehn Milliarden Jahren.
Die neue Studie zur dunklen Materie wirft einen Blick in die Vergangenheit – vor zehn Milliarden Jahren.
Foto: Europäische Südsternwarte (ESO)
Sie stellt die Forschung seit Anbeginn vor Fragen. Nun wollen Forscher die "verschollene" dunkle Materie des frühen Universums entdeckt haben.

Eine neue Studie der Durham University in England legt nahe, dass dunkle Materie bereits seit langer Zeit an Galaxien festhält. Die meisten Galaxien, die vor zehn Milliarden Jahren existierten, verfügten über ungefähr so viel dunkle Materie wie ihre uns bekannten Nachfahren. Damit widerspricht die Arbeit früheren Publikationen, die davon ausgehen, es habe damals noch weniger dunkle Materie im Kontext der Galaxien gegeben.

Das Geheimnis der dunklen Materie

"Dunkle Materie war in fernen Sternengalaxien in der Vergangenheit ähnlich häufig anzutreffen wie heute", sagte Alfred Tiley, Astronom an der Durham University und Hauptautor einer neuen Studie, die bei der Zeitschrift Monthly Notices der Royal Astronomical Society eingereicht und schließlich im Preprint-Magazin arXiv veröffentlicht worden war. "Es war keine vollständige Überraschung, aber in Wirklichkeit wussten wir nicht, ob die beobachtende Realität den Erwartungen der Theorie entsprechen würde."

Während dunkle Materie einen überwiegenden Teil – rund 85 Prozent – des uns bekannten Universums ausmacht, ist der Wissenschaft doch nicht vielmehr als ebendiese Information bekannt. Da die Substanz nicht mit Licht interagiert, sondern lediglich anhand ihrer gravitativen Auswirken auf die uns bekannte Baryonische Materie messen lässt, fällt ihre genaue Erforschung umso schwerer.

Video: Dark Matter Halo

Dunkle Marterie neigt dazu, um Galaxien herum Höfe zu formen. Nach dem Newtonschen Gravitationsgesetz sollten Sterne am Rande einer Galaxie viel langsamer rotieren als diejenigen im Zentrum. In den 1960er Jahren fanden Astronomen schnell vorstädtische Sterne am Rande der Milchstraße, die auf zusätzliche Materie hindeuten, die sich hinter den galaktischen Bahnen dieser Sterne versteckt.

Schätzwerte zur Berechnung des Unbekannten

"Unsere Schätzung der Menge an Dunkler Materie in Galaxien ist zu jeder Epoche ein Durchschnitt für die gesamte Bevölkerung", erklärte Tiley gegenüber Live Science. "Die Menge der dunklen Materie in den einzelnen Galaxien kann erheblich variieren." Für die Berechnung von Rotationsraten verwendeten die Autoren der Studie zwei Datenerhebungen von insgesamt rund 1.500 sternbildenden Galaxien.

Da es ausgesprochen schwierig ist, die Rotation in der kosmischen Vergangenheit zu messen, verwendeten die Forscher einen geschätzten Durchschnitt als Ausgangspunkt. Diesen ermittelten sie, indem sie die Galaxien nach Entfernung zusammenballten und dann ihr Licht kombinierten.

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Theorien kollidieren

"[Die neue Studie] verwendet nur einen der vier unabhängigen Ansätze, mit denen wir zu unserem Schluss gekommen waren", kritisiert Reinhard Genzel, Hauptautor einer der vorangegangenen Studien und Astronom am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching, gegenüber Live Science.

Tiley reagiert gelassen: "Es scheint, [ihre] Ergebnisse gelten für sehr massive Galaxien in dieser fernen Epoche, sind aber möglicherweise nicht repräsentativ für Galaxien mit vergleichsweise geringeren Sternmassen, wie wir sie in unserer Arbeit untersucht haben."

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