08. März 2001

Nur 35% der Energie im Universum besteht aus Materie

(AAO) Nur 35% des Inhalts des Universums hat die Form von Materie, gemäß einer Veröffentlichung in der Zeitschrift Nature vom 8. März durch Astronomen, die das Anglo-Australische Teleskop nahe Coonabarabran in Ost-Australien für ihre Entdeckung benutzt haben. Man nimmt an, dass der Rest in Form "dunkler Energie" vorliegt. Die Messung - sie ist bis heute die genaueste - basiert auf Daten von 141 000 Galaxien. Sie bestätigt andere Untersuchungen, die darauf hinweisen, dass sich das Universum für immer ausdehnen wird, da es zu wenig Masse gibt, um die notwendige Gravitation für eine Bewegungsumkehr bereitzustellen.

Das Team hat ferner den bisher besten Beweis dafür erbracht, dass großräumige Strukturen im Universum - riesige Superhaufen von Galaxien - sich durch Zusammenziehen unter dem Einfluß der Schwerkraft entwickeln. "Dies hat es uns erlaubt, das Universum zu wiegen", sagt der Erst-Autor der Veröffentlichung, Professor John Peacock vom Royal Observatory Edinburgh.

Die Entdeckungen sind die ersten wesentlichen wissenschaftlichen Erkenntnisse aus der 2dF (Zwei-Grad Feld) Galaxiendurchmusterung, die in der Kartierung von Galaxien weltweit führend ist. Es wurden bis jetzt mehr als 150 000 Galaxien kartiert. Das Ziel von 250 000 Galaxien wird Ende des Jahres erreicht werden. Die 2dF-Durchmusterung wird damit um das 10fache größer als jede bisherige Kartierung.

"Die Materiedichte des Universums ist extrem gering," sagt Dr. Matthew Colless von der Australian National University, einer der Team-Leiter der Durchmusterung. "Im Durchschnitt könnte es ein Atom pro Kubikmeter Raum geben."

"Man glaubt, dass der Hauptbestandteil des Universums eine Art "dunkle Energie" ist, die das Universum auseinander treibt."

Die 2dF-Durchmusterung zeigt ganz klar, dass neunzig Prozent der Galaxien auf der Oberfläche von großen "Blasen" im Raum verteilt sind, der Rest fällt in dichte Haufen. "Wir benutzen die Galaxien als Spur für die Masse im Universum," erläutert das Team-Mitglied Professor Richard Ellis vom Caltech.

"Von der gesamten Masse im Universum ist das meiste in Form von "Dunkler Materie", die keinerlei Strahlung abgibt," sagt er. Es scheint aber, dass die sichtbare Materie ganz ähnlich wie die Dunkle Materie verteilt ist. Sie wissen von einander."

Bei der Expansion des Universums bewegen sich die Galaxien von uns weg. Die Fluchtgeschwindigkeit einer Galaxie ist proportional zu ihrer Entfernung von uns, so dass man die Geschwindigkeiten dazu benutzen kann, um die Positionen der Galaxien im Weltall zu bestimmen.

Das 2dF-Team benutzte seine Karte der Galaxienverteilung dazu, um die Gesamtmassen-Dichte des Universums, also den Anteil an Masse am Inhalt des Universums, auf zwei verschiedene Arten zu messen.

Bei der ersten Methode verglichen die Astronomen die gemessene Verklumpung von Galaxien in Superhaufen mit der Größe von kleinen Temperaturschwankungen im kosmischen Mikrowellen-Hintergrund, welche die Dichte-Fluktuationen zu frühen Zeiten messen. Das notwendige Wachstum in der Struktur, das benötigt wird, um die heutige Verklumpung zu erklären, erfordert, dass das Universum eine "flache" Geometrie (ohne Raumkrümmung) hat, mit etwa 35% seiner Energie in Form von Materie und etwa 65% der Energie in Form von "Vakuum-Energie", die auch "Dunkle Energie" genannt wird.

Die Astronomen maßen die Massendichte auch durch die Beobachtung, wie sich Galaxien unter dem Einfluss der Schwerkraft bewegen. Neben der Fluchtgeschwindigkeit hat jede Galaxie auch noch eine Geschwindigkeit, die sie erhalten hat, weil sie auf andere Massenkonzentrationen zufällt - auf sichtbare Galaxien und/oder auf Dunkle Materie. Diese zusätzlichen Geschwindigkeiten verzerren die Struktur der Galaxien-Karte in der Richtung von der Erde weg, also entlang unserer Sichtlinie zu den Galaxien.

Eine statistische Auswertung dieser Galaxienbewegungen zeigt, dass sich Galaxien auf kleinen Skalen in dichten Gruppen und Haufen sehr schnell umkreisen, dass sie aber in größeren Skalen alle auf Massenkonzentrationen zufallen. Die Größenordnung dieses Hineinfallens steht in direkter Beziehung zur Gesamtmasse im Universum. Diese Methode ergibt gleichzeitig eine Zahl für die Massendichte, die gut mit dem kosmologischen Standard-Modell übereinstimmt. Sie ergibt außerdem die erste detaillierte Bestätigung des Paradigmas der gravitationellen Instabilität für die Bildung großräumiger Strukturen.

Die Ergebnisse sind veröffentlicht in Nature, Vol.410, Nummer 6825, Seite 169 - 173 (2001) im Artikel von Peacock et al. "A measurement of the cosmological mass density from clustering in the 2dF Galaxy Redshift Survey". (Eine Messung der kosmologischen Massendichte aus der Haufenbildung in der 2dF Galaxien-Rotverschiebungs-Durchmusterung.)

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siehe auch:

• 2dF Galaxy Redshift Survey

• Pressemitteilung der 2dF-Durchmusterung zum Erreichen von 100 000 Galaxien (Juni 2000)

Übersetzung: © Susanne Weimer