News: Ein schielender Blick auf Dunkle Materie
Einstein hat es vorausgesagt, und Astronomen haben es mehrfach bestätigt: Massereiche Objekte wirken als Gravitationslinsen auf das Licht von dahinter liegenden Leuchtquellen. Aus den verzerrten Bildern lässt sich berechnen, wie viel Dunkle Materie in den Linsen steckt.
© (Ausschnitt)
Die Chancen stehen nicht gut. Nur einer von tausend Quasaren steckt von der Erde aus gesehen hinreichend genau hinter einem so massereichen Objekt, dass sein Licht auf dem Weg zu uns von der Gravitation verbogen wird. Meist sind entfernte Galaxien daran schuld, deren Masse gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie die umgebende Raumzeit verzerrt. Für ein Photon ist dann der direkte Weg vom Quasar zur Erde nicht mehr der geometrisch gerade, sondern ähnlich wie bei einer optischen Linse hat sein Pfad einen Knick. Darüber hinaus tickt seine Uhr in Nähe der Gravitationslinse auch noch langsamer – ebenfalls ganz wie Einstein es postuliert hat. Eine wundervolle Bestätigung der Relativitätstheorie also, wenn jemand so drangsaliertes Quasarenlicht nachweisen könnte. Doch "es besteht keine große Hoffnung, dieses Phänomen zu beobachten", sagte Einstein.
Zum Glück für die Wissenschaft irrte er bei dieser Prognose. Im Jahre 1979 entdeckten Astronomen den ersten Quasar, dessen Licht durch eine Gravitationslinse gewandert war. Statt eines einzelnen Bildes von ihm waren gleich zwei zu sehen, die einmal links und einmal rechts herum um die ablenkende Masse gelaufen waren. Und dieses respektvoll "Old Faithful" genannte Objekt blieb kein Einzelfall. Etwa 80 weitere Quasare mit zwei oder vier Abbildern haben Forscher seitdem gefunden. Den Rekord bezüglich des Abstandes zwischen seinen Einzelbildern hielt aber weiterhin "Old Faithful" mit 6,3 Bogensekunden. Bis jetzt.
Ein Team von Astronomen um Naohisa Inada von der Universität Tokyo machte sich auf die Suche nach Quasaren, deren Abbilder weiter auseinander liegen. Dazu durchmusterten sie die Daten des Sloan Digital Sky Surveys und wurden fündig: Von dem Quasar SDSS J1004+4112 gab es nicht nur ein vierfaches Abbild, sondern diese lagen bis zu 14,62 Bogensekunden auseinander – mehr als das Doppelte des bisherigen Rekords.
Vor der Feier mussten die Forscher aber noch nachweisen, dass es sich bei dem Objekt wirklich um einen einzigen Quasar handelt, der hinter einer Gravitationslinse liegt. Zu diesem Zweck nahmen sie mit Hilfe des Teleskops Keck I auf Hawaii die Spektren der Teilbilder und verglichen sie. Tatsächlich wiesen alle den gleichen Verlauf auf und waren im selben Ausmaße rotverschoben, befanden sich also in der gleichen Entfernung zur Erde. Mit dem japanischen Subaru-Teleskop fanden die Astronomen zudem einen Galaxienhaufen, der mit hoher Wahrscheinlichkeit die Raumzeit-verzerrende Masse darstellt.
Um diesen Galaxienhaufen dreht es sich eigentlich bei der ganzen Aufregung. Denn aus dem verbogenen Quasarlicht können Wissenschaftler auf die Masse der Gravitationslinse schließen – und die war offenbar viel größer, als die sichtbare Materie alleine zusammen gebracht hätte. Der weitaus größere Teil muss darum aus so genannter Dunkler Materie bestehen, folgerten Inada und seine Kollegen.
Das passt gut zum gegenwärtigen Standardmodell von unserem Universum. Danach besteht das Weltall nur aus relativ wenig sichtbarer Materie. Viel mehr Masse bringt die rätselhafte Dunkle Materie ein, von der bislang niemand weiß, woraus sie besteht. Lediglich über die Gravitationswirkung ihrer Masse macht sie sich bemerkbar – und damit ist sie von gewaltiger Bedeutung für das Werden des Universums. Über die Auswertung weiterer Bilder von Quasaren hinter Gravitationslinsen könnten Astronomen vielleicht eine Vorstellung davon bekommen, wie viel Dunkle Materie es insgesamt gibt.
Zum Glück für die Wissenschaft irrte er bei dieser Prognose. Im Jahre 1979 entdeckten Astronomen den ersten Quasar, dessen Licht durch eine Gravitationslinse gewandert war. Statt eines einzelnen Bildes von ihm waren gleich zwei zu sehen, die einmal links und einmal rechts herum um die ablenkende Masse gelaufen waren. Und dieses respektvoll "Old Faithful" genannte Objekt blieb kein Einzelfall. Etwa 80 weitere Quasare mit zwei oder vier Abbildern haben Forscher seitdem gefunden. Den Rekord bezüglich des Abstandes zwischen seinen Einzelbildern hielt aber weiterhin "Old Faithful" mit 6,3 Bogensekunden. Bis jetzt.
Ein Team von Astronomen um Naohisa Inada von der Universität Tokyo machte sich auf die Suche nach Quasaren, deren Abbilder weiter auseinander liegen. Dazu durchmusterten sie die Daten des Sloan Digital Sky Surveys und wurden fündig: Von dem Quasar SDSS J1004+4112 gab es nicht nur ein vierfaches Abbild, sondern diese lagen bis zu 14,62 Bogensekunden auseinander – mehr als das Doppelte des bisherigen Rekords.
Vor der Feier mussten die Forscher aber noch nachweisen, dass es sich bei dem Objekt wirklich um einen einzigen Quasar handelt, der hinter einer Gravitationslinse liegt. Zu diesem Zweck nahmen sie mit Hilfe des Teleskops Keck I auf Hawaii die Spektren der Teilbilder und verglichen sie. Tatsächlich wiesen alle den gleichen Verlauf auf und waren im selben Ausmaße rotverschoben, befanden sich also in der gleichen Entfernung zur Erde. Mit dem japanischen Subaru-Teleskop fanden die Astronomen zudem einen Galaxienhaufen, der mit hoher Wahrscheinlichkeit die Raumzeit-verzerrende Masse darstellt.
Um diesen Galaxienhaufen dreht es sich eigentlich bei der ganzen Aufregung. Denn aus dem verbogenen Quasarlicht können Wissenschaftler auf die Masse der Gravitationslinse schließen – und die war offenbar viel größer, als die sichtbare Materie alleine zusammen gebracht hätte. Der weitaus größere Teil muss darum aus so genannter Dunkler Materie bestehen, folgerten Inada und seine Kollegen.
Das passt gut zum gegenwärtigen Standardmodell von unserem Universum. Danach besteht das Weltall nur aus relativ wenig sichtbarer Materie. Viel mehr Masse bringt die rätselhafte Dunkle Materie ein, von der bislang niemand weiß, woraus sie besteht. Lediglich über die Gravitationswirkung ihrer Masse macht sie sich bemerkbar – und damit ist sie von gewaltiger Bedeutung für das Werden des Universums. Über die Auswertung weiterer Bilder von Quasaren hinter Gravitationslinsen könnten Astronomen vielleicht eine Vorstellung davon bekommen, wie viel Dunkle Materie es insgesamt gibt.
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