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Wissen Rätsel um Galaxie ohne Dunkle Materie wohl gelöst
Nachrichten Wissen Rätsel um Galaxie ohne Dunkle Materie wohl gelöst
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06:00 06.06.2019
Enthält wohl doch Dunkle Materie: die Galaxie NGC1052-DF2 (im Zentrum des Bildes). Quelle: NASA, ESA, and P. van Dokkum (Yale University)
Oxford

Die beiden Studien sorgten für Furore. Forscher hatten im Abstand von einem Jahr zwei Galaxien entdeckt, denen ein entscheidender Bestandteil fehlte – die Dunkle Materie. Diese Entdeckung, die durch die Existenz der zweiten Galaxie NGC1052-DF4 geradezu empirisch festgenagelt zu sein schien, hätte alle bisherigen Erkenntnisse in Bezug auf das Universum auf den Kopf gestellt.

Doch der Grund für die Annahme, es fehle an Dunkler Materie, war womöglich ein ganz profaner Rechenfehler. Denn nach einer neuen Untersuchung ist NGC1052-DF2 wesentlich näher an der Erde als ursprünglich berechnet – was bedeutet, dass die ferne Galaxie mit hoher Wahrscheinlichkeit doch Dunkle Materie enthält. Zwar wissen Forscher immer noch nicht, was Dunkle Materie eigentlich genau ist, und sie lässt sich bisher auch nicht direkt nachweisen. Allerdings scheint gesichert, dass es etwas im All gibt, was denselben Effekt hat wie Masse in unserem Universum.

Objekte in entfernten Galaxien bewegen sich beispielsweise schneller als sie es aufgrund ihrer berechenbaren Masse eigentlich sollten. Eine bisher nicht entdeckte Kraft – die Dunkle Materie – erzeugt mehr Schwerkraft als mit normaler Materie nachgewiesen werden kann.

Grundlegende Vorstellungen auf den Kopf gestellt

Diese Erkenntnis ist von grundlegender Bedeutung für das Verständnis vom Universum. Dunkle Materie war es wohl, die nach dem Urknall dafür sorgte, dass sich Sterne und Galaxien aus der Ursuppe heraus formten und sie scheint die Gewähr dafür zu sein, dass Materie im All nicht einfach ins Unendliche davon fliegt. Auch die gängige Vorstellung der Galaxienbildung hängt von der Dunklen Materie ab.

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„Jahrzehntelang haben wir angenommen, dass Galaxien aus Klumpen Dunkler Materie entstehen“, sagte der Astronom Pieter van Dokkum von der Yale University 2018. „Danach folgt alles weitere: Gas fällt in die Ringe Dunkler Materie, aus dem Gas werden Sterne, die langsam wachsen, am Ende stehen dann Galaxien wie die Milchstraße. NGC1052-DF2 stellt unsere grundlegenden Vorstellungen infrage wie Galaxien entstehen“, so van Dokkum damals.

Dunkle Materie ist also ein substanzielles Element – und bis zur Entdeckung von NGC1052-DF2 galt, dass sie in jeder Galaxie vorkommt – meist sogar häufiger als normale Materie. Ein internationales Forscher-Konsortium unter der Leitung des „Instituto de Astrofísica de Canarias“ (IAC) nahm die Forschungsergebnisse um NGC1052-DF2 unter die Lupe. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass sämtliche abweichenden Messungen der vorherigen Untersuchung, die auf das Nichtvorhandensein von Dunkler Materie schließen ließen, mit der Entfernung zu jener Galaxie – 64 Millionen Lichtjahre – zusammenhingen.

Statt 64 Millionen nur 42 Millionen Lichtjahre entfernt

Diesem Ansatz ging die Gruppe um die kanarischen Forscher nach. Mit fünf unterschiedlichen Methoden, unter anderen photometrischen Messungen des Hubble Space Telescope und des Gemini Observatoriums auf dem hawaiianischen Mauna Kea, wurde die Entfernung zu NGC1052-DF2 neu berechnet. Jede Methode erbrachte das gleiche Ergebnis: NGC1052-DF2 ist wesentlich weniger weit von der Erde entfernt als angenommen. Statt 64 Millionen Lichtjahren betrage die reale Entfernung um die 42 Millionen Lichtjahre, so die Forscher.

Anhand der neuen Zahlen beträgt die Masse der Galaxie nur rund die Hälfte des zuvor angenommenen Wertes. Und die Masse der Sterne kommt sogar nur auf ein Viertel der ursprünglichen Analyse. Also ist nicht nur die Gesamtmasse der Galaxie geringer, sondern auch der Anteil normaler Materie daran geringer. Das wiederum lässt darauf schließen, dass der Rest aus Dunkler Materie besteht.

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Zusätzlich zu den Berechnungen war der Mangel an Dunkler Materie auch auf die langsame Geschwindigkeit der Sternenhaufen innerhalb der Galaxie zurückgeführt worden. Bei einer geringeren Gesamtmasse liegt deren Tempo allerdings wieder im Normbereich.

Doch nur eine ganz normale Galaxie?

„Legt man die bereinigte Entfernung zugrunde, erscheint die Galaxie eine recht normale Galaxie mit einer relativ niedrigen Flächenhelligkeit zu sein, die jede Menge Platz für Dunkle Materie bietet“, lautet das Fazit der Wissenschaftler. Zu 100 Prozent widerlegt sind van Dokkums Erkenntnisse allerdings noch nicht. Denn es steht noch nicht abschließend fest, ob die Berechnungsmängel auch auf NGC1052-DF4, eine Galaxie, die mit 63 Millionen Lichtjahren Entfernung recht nah an der ursprünglich berechneten DF2 lag, und in der ebenfalls keine Dunkle Materie vermutet wird.

Ein Weltraum-Wissenschaftskrimi

Doch auch diesen Zahlen sind die Forscher bereits auf der Spur: Die Physikerin Mireia Montes von der University of New South Wales in Australien wird von der Wissenschaftsplattform „Science Alert“ mit einer Email zitiert: „Die ersten Ergebnisse legen nahe, dass auch NGC1052-DF4 näher ist als von van Dokkums Team angenommen.“ Es sieht also so aus, als läge die Abwesenheit der Dunklen Materie in zwei weit entfernten Galaxien an einem ganz irdischen Rechenfehler. Möglich ist aber auch, dass das nicht die letzte Erkenntnis in diesem Weltraum-Wissenschaftskrimi ist.

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Von Daniel Killy/RND

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