Licht ins Dunkel des Universums bringen

Dunkle Materie ist eine unsichtbare Substanz, die 27 % der gesamten Materie unseres Universums ausmachen soll. Ihre starke Gravitation ist der Grund, warum Galaxien trotz der Geschwindigkeit, mit der sie rotieren, nicht auseinandergerissen werden. Dunkle Energie wiederum drückt das Universum auseinander und steigert die Ausdehnungsrate des Kosmos. Wissenschaftler glauben, dass das Universum zu etwa 70 % aus dunkler Energie und nur zu 5 % aus den bekannten Teilchen bestehen könnte.

Was dunkle Materie und dunkle Energie tatsächlich sind, bleibt trotz vieler möglicher Erklärungen für beide Phänomene nach wie vor ein Mysterium. Die Wissenschaftler des EU-finanzierten Projekts 'Understanding the dark universe with 3D weak gravitational lensing' (DARKMATTERDARKENERGY) verwendeten das erfolgreichste der bisher entwickelten Verfahren, um Licht ins Dunkel dieser Phänomene zu bringen: Den Gravitationslinseneffekt. Dunkle Materie interagiert nicht mit der elektromagnetischen Kraft, die zwischen geladenen Teilchen wirkt, und daher emittiert oder reflektiert sie auch kein Licht. Dennoch spielt sie anscheinend auf höherer Ebene eine sehr wichtige Rolle für die Gestalt, die das Universum annimmt, da sie mit der Schwerkraft in Wechselwirkung tritt. Die Krümmung der Raumzeit in Nähe gravitierender Masse, einschließlich dunkler Materie, lenkt vorbeikommende Lichtstrahlen ab, wodurch das Bild hinter ihr liegender Galaxien verzerrt wird.

Die in 65 Galaxienhaufen mithilfe des Gravitationslinseneffekts ermittelte Verteilung dunkler Materie wurde mit der Gasverteilung verglichen, die über die Röntgenstrahlenemissionen und die Photonenstreuung aus der kosmischen Hintergrundstrahlung ermittelt wurde. Dieser Vergleich führte zu unerwarteten Erkenntnissen, etwa dass die Beziehung zwischen Leuchtkraft und Temperatur während der letzten 5 Millionen Jahre in Haufen unterschiedlicher Masse konstant geblieben ist.

Noch verblüffender waren die Erkenntnisse aus der Analyse der Galaxienhaufenkollisionen. Durch die Beobachtungen, die mit dem Hubble-Weltraumteleskops und dem Chandra X-ray Observatory im All sowie dem ESO Very Large Telescope auf der Erde gemacht wurden, konnte das DARKMATTERDARKENERGY-Team vier Kollisionen entdecken. Zusammen mit dem 2006 entdeckten 'Bullet cluster' haben diese Kollisionen zwischen Galaxienhaufen Belege dafür geliefert, dass dunkle Materie und herkömmliche Materie miteinander interagieren.

Sollten diese Ergebnisse korrekt und Wechselwirkungen mit dunkler Materie weiter verbreitet sein als bisher vermutet, wäre dies der Beweis für die Existenz dunkler Materie und dunkler Energie. Sie würden sogar noch genauere Schätzungen dazu ermöglichen, in welchen Mengen diese geheimnisvolle Substanz existiert. Zu diesem Zweck weiteten die Wissenschaftler ihre Arbeiten nach Abschluss des DARKMATTERDARKENERGY-Projekts auf neue Experimente aus, etwa mit dem Teleskop 'Euclid' der Europäischen Weltraumorganisation.