Wir können es nicht sehen, aber wir wissen, dass es da ist: Das Geheimnis von Dunkle Materie gibt Astronomen seit den 1930er Jahren Rätsel auf. Wir wissen, dass gewöhnliche Materie nur 5 % von allem, was im Universum existiert, ausmacht, während die restlichen 68 % aus dunkler Energie und 27 % aus dunkler Materie bestehen. Die genaue Natur dieser Materie und Energie bleibt jedoch Gegenstand der Debatte.
Um mehr zu erfahren, hat ein Projekt namens Dark Energy Survey (DES) mehr als 226 Millionen Galaxien beobachtet, die ein Achtel davon abdecken am Himmel und sammelt Daten, die die bisher genauesten Messungen darüber liefern können, woraus das Universum besteht und wie es ist expandieren. Die Daten aus den ersten drei Jahren des Projekts werden nun veröffentlicht 29 neue wissenschaftliche Arbeiten.
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„Der größte Teil der Materie im Universum ist dunkle Materie“ erklärt Co-Hauptautor einer der Studien Niall Jeffrey von der École Normale Supérieure und dem University College London. „Es ist ein wahres Wunder, einen Blick auf diese riesigen, verborgenen Strukturen in einem großen Teil des Nachthimmels zu erhaschen. Diese Strukturen werden anhand der verzerrten Formen von Hunderten Millionen entfernten Galaxien anhand von Fotos der Dark Energy Camera in Chile aufgedeckt.“
Jeffreys Gruppe analysierte die DES-Daten mit Methoden der künstlichen Intelligenz, um eine Karte der Dunklen Materie aus der Sicht der südlichen Hemisphäre zu erstellen. Die endgültige Karte deckt etwa ein Viertel des von dieser Hemisphäre aus gesehenen Himmels ab:
„In unserer Karte, die hauptsächlich dunkle Materie zeigt, sehen wir ein ähnliches Muster wie bei sichtbarer Materie „nur – eine netzartige Struktur mit dichten Materieklumpen, die durch große leere Hohlräume getrennt sind“, sagte Jeffrey erklärt. „Die Beobachtung dieser Strukturen im kosmischen Maßstab kann uns helfen, grundlegende Fragen über das Universum zu beantworten.“
Den Forschern gelang es, die dunkle Materie zu kartieren, indem sie die Art und Weise beobachteten, wie ihre Schwerkraft das Licht verzerrt – mit einer Technik namens Gravitationslinseneffekt. Aus diesen Verzerrungen könnten sie abschätzen, wie viel Dunkle Materie in einer bestimmten Region vorhanden sein muss. Diese Arbeit verflacht das 3D-Universum zu einer 2D-Karte und so wollen die Forscher für die nächste Untersuchungsphase eine 3D-Ansicht der Dunklen Materie erstellen.
Die von DES gesammelten Daten können uns auch Aufschluss über die großen Fragen der Kosmologie geben, etwa wie die Das Universum wuchs nach dem Urknall und wie „glatt“ das Universum ist – also wie viel Materie verklumpt zusammen. Tatsächlich scheint die vom Projekt berechnete Glätte ein wenig von dem abzuweichen, was aktuelle Modelle vorhergesagt hätten. Die Forscher des Projekts sagen, dass sie mehr Daten sammeln wollen, um zu verstehen, ob es einen Unterschied in der Glätte gibt zwischen der DES-Durchmusterung und der Analyse der vom Urknall übriggebliebenen Strahlung, die als kosmischer Mikrowellenhintergrund (CMB) bezeichnet wird.
„Es wäre sehr spannend, Widersprüche zwischen Galaxiendurchmusterungen wie DES und Analysen des CMB zu finden, da sie Hinweise auf neue Physik liefern würden.“ sagte Pablo Lemos, Co-Autor eines anderen Artikels. „Dieser beobachtete Unterschied in der Anhäufung von Materie könnte ein solcher Widerspruch sein, aber wir werden mehr Daten benötigen, um ihn zu bestätigen.“
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