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Kosmologie: Weltall klumpt sich stärker als gedacht

Simulation der Verteilung sichtbarer und Dunkler MaterieLaden...
Die Materie im Universum ist auf großen Skalen nahezu gleich verteilt, möglicherweise allerdings etwas weniger gleich als bisher angenommen. Zu diesem Ergebnis kommen Shaun Thomas und seine Kollegen vom University College London, nachdem sie die Galaxiendichte auf Skalen von einigen Milliarden Lichtjahren untersucht haben. Ihre Arbeit könnte sich auf das Verständnis von Dunkler Materie, Dunkler Energie und vielleicht der Gravitation selbst auswirken.

Die Forscher suchten in Daten des Sloan Digital Sky nach besonders weit von der Erde entfernten Galaxien und fanden mehr als 700 000 davon. Anhand deren Position am Himmel erstellten sie dann eine grobe dreidimensionale Karte und konnten so die Homogenität des Universums auf den bislang größten Skalen abschätzen. Zwar erfassten sie dabei nur die in Galaxien versammelte Materie, doch nehmen die Forscher an, dass die Dichteschwankungen der gesamten Materie proportional zu den nun beobachteten Strukturen sind. Auf kleinen Skalen hatte sich diese Methode bereits bewährt.

Verteilung der Materie im Universum Laden...
Verteilung der Materie im Universum | Das Bild zeigt einen Schnitt durch die Millennium-Simulation aus dem Jahr 2005, die das Wachstum kosmischer Strukturen nachspielte. Auf Skalen von mehreren Milliarden Lichtjahren (der eingezeichnete Strich überspannt rund zwei Milliarden Lichtjahre) erscheint das Universum fast homogen, tatsächlich besteht es aber aus einem komplexen "kosmischen Netz" aus dunkler Materie (violett) auf Skalen bis zu etwa 300 Millionen Lichtjahren. Diese Großraumstruktur besteht aus Filamenten, die große Leerräume umspannen und sich in massereichen Halos aus Materie treffen. Die größten dieser Halos sind mächtige Galaxienhaufen, die über eintausend Galaxien enthalten (gelb).
Aktuellen kosmologischen Modellen zufolge sollten die nun gemessenen Schwankungen in der Galaxiendichte rund ein Prozent von der mittleren Dichte abweichen. Thomas und sein Team leiteten allerdings doppelt so große Schwankungen aus ihren Daten ab. Frühere Studien, die auf kleineren Stichproben oder aber anderen Herangehensweisen beruhen, hatten ebenfalls angedeutet, dass das Universum auf sehr großen kosmologischen Skalen nicht so homogen ist wie von der Theorie angenommen.

Ob bisher unbekannte Physik dahintersteckt und das kosmologische Standardmodell umgeschrieben werden muss, steht damit allerdings noch längst nicht fest. Schließlich könnten systematische Effekte das Licht der weit entfernten und leuchtschwachen Galaxien und damit die gemessenen Dichteschwankungen verfälscht haben, auch wenn die Forscher um Thomas bereits eine Riege von bekannten Fehlern ausschlossen. Zukünftige Himmelsdurchmusterungen sollen dann noch größere Skalen abbilden und hoffentlich Klarheit bringen.

Nach dem Standardmodell der Kosmologie besteht das sichtbare Universum aus fünf Prozent normaler Materie, 23 Prozent Dunkler Materie und 72 Prozent Dunkler Energie. Letztere stellt man sich gleichmäßig verteilt vor, während die Dichte der gewöhnlichen und Dunklen Materie zum Teil stark schwankt: Sie verklumpt in Galaxien, in Galaxienhaufen oder – auf noch größeren Skalen – in Form von Filamenten im "kosmischen Netz". Zoomt man noch weiter hinaus, werden diese Dichteschwankungen immer kleiner im Vergleich zur durchschnittlichen Dichte.

Maike Pollmann

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