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Sloan Digital Sky Survey: Zwei Millionen Galaxien für die größte Karte des Kosmos

Der eBOSS hat geliefert: Die größte und genaueste Karte der Galaxienverteilung zeigt, wie sich unser Universum in den vergangenen elf Milliarden Jahren entwickelte.
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Ein internationales Forscherprojekt hat die bislang größte Karte des Universums vorgelegt und dabei eine erhebliche Lücke bisheriger Karten geschlossen: »Wir kennen sowohl die frühe Geschichte des Universums als auch seine jüngste Ausdehnungsgeschichte ziemlich gut, aber in den mittleren elf Milliarden Jahren klafft eine lästige Lücke«, sagt Kyle Dawson von der University of Utah, der Leiter der Gruppe, die zum Großprojekt Sloan Digital Sky Survey (SDSS) gehört.

Die Daten zeigen beispielsweise, dass sich das Universum während dieser Zeit langsamer ausdehnte als heute. Diese beschleunigte kosmische Expansion kannten Wissenschaftler bereits aus früheren Studien. Dank der neuen Ergebnisse lässt sich der Wert dieser Beschleunigung präziser messen als zuvor. Warum sich das Universum mit der Zeit immer schneller ausdehnt, ist eins der größten Rätsel der Astrophysik. Im Allgemeinen wird Dunkle Energie für diese Beschleunigung verantwortlich gemacht. Anhand der Karte haben Fachleute außerdem die Krümmung des Universum genauer bestimmt. Auch hier untermauern ihrer Messungen frühere Annahmen, denen zufolge unser All komplett flach, also nicht in sich gekrümmt ist.

Die Daten lieferte der so genannte extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey oder kurz eBOSS, eine Kollaboration von über 100 Wissenschaftlern aus aller Welt. Das Team ermittelte die Entfernungen von Galaxien und Quasaren, also supermassereichen schwarzen Löchern im Zentrum von Galaxien.

© Anand Raichoor (EPFL), Ashley Ross (Ohio State University) and SDSS
Die 3-D-Karte der eBOSS-Kollaboration
Für ihre Karte nutzten die Forscher je nach Entfernung andere kosmische Objekte: Um den Teil der Karte zu erstellen, der sechs Milliarden Jahre zurückreicht, verwendete das Team große rote Galaxien. Weiter draußen benutzten sie jüngere blaue Galaxien. Um das Universum vor elf Milliarden Jahren und mehr zu kartografieren, benutzten sie schließlich Quasare.

Galaxien sind im Universum nicht gleichmäßig verteilt. Sie häufen sich entlang ausgedehnter fadenartiger Strukturen, so genannter Filamente. Dazwischen liegen große, fast komplett leere Hohlräume, in denen es nur sehr wenig Materie gibt. Die eBOSS-Gruppe machte sich nun eine statistische Eigenschaft dieser Verteilung zu Nutze: Akustische Dichtewellen aus der Frühzeit des Kosmos, so genannte baryonische akustische Schwingungen, hätten der räumlichen Anordnung von Galaxien ein regelmäßiges Muster aufgeprägt, erklärt das Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching, dessen Forscher ebenfalls im Projekt arbeiteten. Bei der Ausdehnung des Universums vergrößerten sich die absoluten Dimensionen dieses Musters, die relativen Entfernungen blieben jedoch dieselben, so dass sich aus der lokalen Galaxienverteilung auf die tatsächliche Entfernung zurückschließen lässt.

Die Daten für die Vermessung des Universums stammen vom 2,5-Meter-Teleskop des Sloan Digital Sky Survey in New Mexico, das seit 20 Jahren an der Erstellung solcher Karten beteiligt ist. Für die aktuelle Untersuchung, die in insgesamt 20 Fachveröffentlichung mündete, wurde die Lage von rund zwei Millionen Galaxien und Quasaren ermittelt.

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