Ein kosmisches Netz unendlicher Länge von Astronomen entdeckt

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Beobachtungen eines der größten Galaxienhaufen im Sternbild Wassermann halfen Astronomen, die ersten detaillierten Fotografien der Stränge des "kosmischen Netzes" zu erhalten, das alle Materiehaufen im Universum verbindet. Die Bilder wurden von der Fachzeitschrift Science veröffentlicht.

„In der Vergangenheit konnten wir bereits das Leuchten dieser Gasbläschen außerhalb von Galaxien sehen.“Astrophysiker Hideki Umehata vom RIKEN-Forschungszentrum in Saitama, Japan.

Kosmologen vermuten, dass die Struktur des Universums einem endlosen dreidimensionalen Netz ähnelt, dessen Fäden fast ausschließlich aus großen Clustern dunkler Materie bestehen. An den Schnittpunkten dieser Filamente befinden sich dichte Klumpen sichtbarer Materie, darunter einzelne Galaxien und Gruppen von "Stern-Megastädten".

Astronomen untersuchen die Eigenschaften und die Natur dieses Netzes, indem sie ferne Galaxien und Helligkeitsschwankungen der sogenannten Reliktstrahlung beobachten, die eine Art "Echo" des Urknalls ist. Es bewahrte Informationen darüber, wie dunkle Materie im Universum verteilt war, und machte es in Zusammensetzung und Dichte extrem heterogen.

An sich haben die Astronomen die Stränge des "kosmischen Netzes", wie Umehata und seine Kollegen festgestellt haben, noch nicht direkt gesehen. Dies wird zum einen dadurch erschwert, dass das helle Licht von Galaxien und ihren Haufen das extrem schwache Leuchten ihrer Filamente im Infrarotbereich überschattet. Nur in einigen glücklichen Fällen, wenn der "Keim" der Galaxie in ihnen auftauchte, konnten Astronomen einen Teil dieses Gases sehen.

Diese bescheidenen Fortschritte haben es für Kosmologen schwierig gemacht zu verstehen, ob eines der größten Probleme der modernen Wissenschaft existiert – warum das Universum angeblich nur halb so viel Materie enthält, wie von der Theorie vorhergesagt. Filamente, Fäden des "kosmischen Netzes", können diese "fehlende" Materie beherbergen, die die Diskrepanzen erklären und die Theorie vor einer Revision bewahren würde.

Geheimnisse des Raumes "Wald"

Umehata und seine Kollegen sind der Beantwortung dieser Frage einen großen Schritt näher gekommen. Sie beobachteten das Leuchten, das die im "kosmischen Netz" lebenden Wasserstoffatome bei der Interaktion mit dem sogenannten Lyman-Wald, der ultravioletten Hintergrundstrahlung des Universums, erzeugen.

In der Regel ist seine Helligkeit relativ gering, aber die größten und hellsten Galaxien, die in den ersten Epochen des Lebens des Universums existierten, produzierten viele solcher Lichtteilchen. Wenn sich die Fäden des "Netzes" in der Nähe solcher Galaxien befinden, leuchten sie dementsprechend hell genug in dem Teil des Spektrums, der mit dem Lyman-"Wald" verbunden ist.

Von dieser Idee geleitet, beobachteten japanische und europäische Astronomen den entstehenden Galaxienhaufen SSA22, dessen Licht etwa 12 Milliarden Jahre lang zur Erde wandert. Dank dieser großen Entfernung sehen wir es in dem Zustand, in dem es in den ersten 2 Milliarden Jahren des Lebens des Universums existierte.

Um nach Spuren der Filamente des "kosmischen Netzes" zu suchen, verwendeten die Wissenschaftler das europäische VLT-Teleskop, eines der größten bodengebundenen optischen Observatorien, sowie das MUSE-Spektroskop, das das Leuchten von Galaxien selbst und anderen sehr effektiv "entfernen" kann Bewohner des Weltraums aus dem Bild.

Beim Vergleich von Bildern aus dem VLT mit Fotografien desselben Galaxienhaufens, die andere Observatorien erhielten, konnten Wissenschaftler zum ersten Mal die vollwertigen Filamente des "kosmischen Netzes" sehen. Sie verbinden viele der alten Galaxien, die sich bilden und sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken.

Im Allgemeinen bestätigten ihre Fotografien die aktuellen Vorstellungen über die Funktionsweise des Universums – die Galaxien befanden sich tatsächlich an den Punkten, an denen sich die Fäden des "Netzes" kreuzten, was den Vorhersagen der modernen Kosmologie voll und ganz entspricht. Wissenschaftler hoffen, dass weitere Beobachtungen von SSA22 ihnen helfen werden, die Masse des Gases in diesen Filamenten zu berechnen und eine ernsthafte Suche nach der "fehlenden" Materie des Universums zu beginnen.