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Die inneren Regionen des Galaxienclusters Abell 1689.

Dunkle Energie durch kosmische Linse gesehen

Ob es eine Dunkle Energie gibt, wie Astronomen seit 1998 vermuten, ist eine der großen unbeantworteten Fragen der Kosmologie. Beweise gibt es dafür bisher nicht, Hinweise aber schon: Den jüngsten liefert eine Astronomengruppe, die dabei einen tiefen Blick in die Vergangenheit des Universums gemacht hat.

Astronomie 20.08.2010

Gelungen ist dies Forschern um Eric Jullo vom Jet Propulsion Laboratory der NASA, die dazu einen Galaxienhaufen als eine Art Superlinse verwendeten.

Die Studie:

"Cosmological Constraints from Strong Gravitational Lensing in Clusters of Galaxies" von Eric Jullo et al. im Fachmagazin "Science".

Ein junger Begriff der Kosmologie

Der Begriff der Dunklen Energie wurde vor zwölf Jahren von dem Astrophysiker Michael Turner geprägt. Notwendig war die Annahme einer derartigen Energieform aufgrund der Beobachtung, dass das Universum sich immer schneller ausdehnt. Schon Albert Einstein war zu dem Schluss gekommen, dass es eine Art Anti-Gravitationskraft geben müsse, die er "kosmologische Konstante" nannte - eine Idee, die er später verwarf.

In geänderter Form ist sie heute als Dunkle Energie vom Großteil der Astronomengemeinde wieder anerkannt - als jene flüchtige und schwer greifbare Energie, die der Schwerkraft entgegenwirkt und das Universum auseinandertreibt.

Das gängige kosmische Modell geht davon aus, dass nur maximal fünf Prozent der Materie im All jene ist, die wir von Sternen, Planeten und interstellaren Staubwolken kennen. 23 Prozent sollen die Dunkle Materie ausmachen, 72 Prozent die Dunkle Energie.

Ein Galaxienhaufen als Gravitationslinse

Besonders die Dunkle Energie trägt ihren Namen zu Recht, über ihre Eigenschaften herrscht vor allem Rätselraten. In der aktuellen Studie haben die Astronomen einen neuen Versuch unternommen, die Situation aufzuhellen. "Die Dunkle Energie kann man durch das Verhältnis ihres Drucks und ihrer Dichte charakterisieren", erklärt Eric Jullo.

Quantifiziert man dieses Verhältnis, lässt sich einiges über die Eigenschaften der Energie aussagen, und genau das haben die Forscher nun gemacht. Bedient haben sie sich dabei der Methode des Gravitationslinseneffekts, der ebenfalls schon von Albert Einstein vorausgesagt wurde.

Das Prinzip: Besonders große Mengen von Materie im All wirken auf Lichtstrahlen wie eine Linse, wodurch sich erblicken lässt, was hinter den Materiehaufen verborgen liegt.

Zwei Milliarden Lichtjahre entferntes "Makroskop"

Bild des Galaxienhaufens Abell 1689

NASA‑ESA, Jullo (JPL), Natarajan (Yale), Kneib (LAM)

Mit dem Hubble-Teleskop aufgenommenes Bild der inneren Regionen von Abell 1689. Das Licht der Hintergrundgalaxien wird durch die konzentrierte - bläulich dargestellte -Dunkle Materie im Galaxienhaufen gebogen.

Im konkreten Fall handelte es sich um den mehr als zwei Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxienhaufen Abell 1689, den die Forscher sowohl mit dem Hubble-Teleskop als auch mit Teleskopen auf der Erde ins Visier nahmen, und dadurch auch Licht von 34 dahinter liegenden Galaxien einfangen konnten.

Aus den Verzerrungen der Bilder dieser Galaxien konnten die Forscher ableiten, wie das Verhältnis von Druck und Dichte der Dunklen Energie aussieht und welchen Einfluss sie auf die Geometrie des Raums zwischen der Erde, dem Galaxienhaufen und den dahinter liegenden Galaxien hat.

Bestätigung des Standardmodells

"Inhalt, Geometrie und Schicksal des Universums hängen zusammen. Wenn man zwei davon eingrenzen kann, lernt man auch etwas über das dritte", erklärt Studien-Koautorin Priyamvada Natarajan von der Universität Yale. "Wir wissen schon relativ viel über Verteilung von Masse und Energie im Universum. Wenn wir mehr über seine Geometrie wissen, dann wissen wir auch um seine Zukunft Bescheid."

Die Beobachtungen und theoretischen Berechnungen der Forscher sprechen für das "Lambda CDM-Modell", das gegenwärtig als Standardmodell der Kosmologie gilt. Das Universum wird darin als flach d.h. euklidisch interpretiert - Dunkle Materie und Dunkle Energie dominieren darin, die Ausdehnung geht immer weiter.

science.ORF.at

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