Max-Planck-Institut für Astrophysik treibt Suche nach Dunkler Materie weiter voran

Der Gravitationslinseneffekt wird in der Astrophysik unter anderem gerne dazu verwendet, um der Dunklen Materie auf die Schliche zu kommen. Am Max-Plank-Institut für Astrophysik im bayerischen Garching bei München wurde nun eine Nachwuchs-Forschergruppe gegründet, die unter der Leitung von Simona Vegetti die Gravitationslinsen anderweitig nutzen möchte. Mittels sehr scharfen Bildern von starken Gravitationslinsen sollen kleine Satellitengalaxien im fernen Universum gefunden werden, um ihre Eigenschaften einzugrenzen.

Gravitationslinsen entstehen dann, wenn durch eine große Ansammlung von Masse (eine Galaxie oder ein großes, Schwarzes Loch) das Licht, dass hinter dieser Masse abgestrahlt wird, durch die gravitativen Kräfte der Masse abgelenkt wird. Das ganze sieht dann so aus:

Simulation des Gravitationslinseneffekts am Beispiel eines Schwarzen Lochs. Bild: wikipedia

Die Dunkle Materie konnte zwar bislang noch nicht experimentell nachgewiesen werden, doch sie ist eine mathematische Gewissheit -> Unserer Beobachtung nach reicht die sichtbare Materie in Galaxien nicht aus, um deren Bewegung bzw. ihre gravitativen Eigenschaften zu erklären. Es muss also mehr Masse vorhanden sein, als wir sehen können. Die Materie, die für uns nicht sichtbar ist, nennen wir eben aus diesem Grund „Dunkle Materie“. Nachdem man also direkt von der Masse einer Galaxie auf die potenzielle Konzentration Dunkler Materie schließen kann, ist die Zuhilfenahme von Gravitationslinsen sehr nützlich. Simona Vegettis Methode dazu sieht folgendermaßen aus: In starken Gravitationslinsensystemen, wie etwa Galaxienhaufen, können einzelne, kleine Galaxien, Störungen in den beobachteten Linsenbildern verursachen. Diese Störungen verraten den Wissenschaftlern dann etwas über die Eigenschaften der Linse. Auf diese Weise lassen sich also die Massenstrukturen in Galaxien, Galaxiengruppen und Galaxienhaufen messen, die als Gravitationslinse wirken.

Das starke Gravitationslinsensystem „Clone“, aufgenommen mit der HST/WFPC2-Kamera (Falschfarbenbild). Die Galaxie G4, Teil der Gruppe von Galaxien im Vordergrund, erzeugt eine zusätzliche Störung in dem gelinsten Bogen der Hintergrundgalaxie. Bild: Lin et al. 2009 NASA / HST

Vor kurzem konnte ihre Methode dahingehend erweitert werden, dass sich nun auch kleinste Galaxien bei hoher Rotverschiebung im Detail untersuchen lassen. Während sich ihre Forschung bisher hauptsächlich auf relativ massereiche Systeme beschränkte, wird ihr die Einführung von sehr viel empfindlicheren und hochauflösenden Daten von Radiointerferometriesystemen erlauben, auch viel kleinere Galaxien ab einer Masse von nur einer Million Sonnenmassen zu untersuchen – und dies über viele kosmologische Epochen hinweg.

„Mit der Ausweitung unserer Studien hin zu niedrigeren Massen erreichen wir einen Bereich, in dem sich die Vorhersagen aus unterschiedlichen Dunkle-Materie-Modellen und Modellen zur Galaxienentstehung deutlich unterscheiden,“ erklärt Vegetti. „Dies macht es uns somit möglich, die Eigenschaften der Dunklen Materie zu beschränken und die kosmologische Standardtheorie der Galaxienbildung zu testen.“

Mit Radiointerferometrie können die Astronomen die Strukturen in gelinsten Systemen sehr viel genauer auflösen. © John McKean on behalf of the SHARP collaboration

Dunkle Materie und die Entstehung von Galaxien sind derzeit zwei große Rätsel der Astronomie und der Astrophysik. An beiden Gebieten wird an unzähligen Instituten mit unterschiedlichsten Methoden geforscht, doch weder die Dunkle Materie, noch die Galaxien wollen sich ihre Geheimnisse entlocken lassen. Ich bin aber zuversichtlich, dass vor allem unsere unsichtbare Materie nicht mehr lange auf sich warten lässt.

Link zur Pressemitteilung:

mpa-garching.mpg.de

Über stellariumblog

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