Ein schwerwiegendes Argument für ein leichtgewichtiges Universum

News: Ein schwerwiegendes Argument für ein leichtgewichtiges Universum

Mit verschiedenen Teleskopen haben Astronomen in acht Milliarden Lichtjahren Entfernung einen gewaltigen, heißen Galaxienhaufen ausgemacht. Die Meßergebnisse lassen vermuten, daß unser Universum in früheren Zeiten schneller solche Cluster gebildet hat als in den letzten fünf Milliarden Jahren. Das würde bedeuten, daß das Weltall zu leicht ist, um seine eigene Expansion irgendwann stoppen zu können.

Die Astronomin Megan Donahue vom Space Telescope Science Institute (STScI) hat mit Hilfe von Röntgensatelliten und erdgebundenen Teleskopen den Galaxienhaufen MS1054-0321 analysiert, der Tausende von Galaxien und viele Billionen Sterne umfaßt (Astrophysical Journal vom 1. August 1998). Nähere Untersuchungen ergaben, daß es nicht nur einer der schwersten Cluster ist, sondern zugleich einer der heißesten. Die Temperatur des intergalaktischen Gases liegt bei etwa 170 Millionen Grad Celsius. "Als ich damit begann, diese massereiche Ansammlung zu studieren, erwartete ich, eine Menge kühler Klumpen zu sehen", sagt sie. "Stattdessen fand ich einen riesigen, heißen und wohlstrukturierten Galaxienhaufen."

Im traditionellen Modell verfügt das Universum gerade über genug Masse, um die Expansion des Raumes irgendwann zum Stillstand zu bringen und in einer Art umgekehrten Urknalls schließlich aufgrund der eigenen Gravitation zu kollabieren. Wäre diese Annahme richtig, dann sollte die Existenz so alter großer Cluster von Galaxien wie MS1054-0321 aber extrem unwahrscheinlich sein. Die Galaxienhaufen würden mit der Zeit wachsen und erst allmählich immer gewaltiger werden. In der Vergangenheit (was großen Entfernungen entspricht) müßten sie selten sein.

Donahue hat jedoch insgesamt fünf massereiche Cluster analysiert, von denen MS1054-0321 am weitesten von der Erde entfernt ist. Die Massen dieser Galaxienhaufen sind allerdings ähnlich. Ihren Ergebnissen zufolge wurden im frühen Universum viele solcher Strukturen gebildet, wohingegen deren Wachstumsgeschwindigkeit in den letzten fünf Milliarden Jahren deutlich zurückgegangen ist. Die Wissenschaftlerin folgert daraus, "daß das Universum nicht dicht genug ist, um die Expansion zu stoppen."

Wie schwer MS1054-0321 ist, ließ sich durch Auswertung der Emission von Röntgenstrahlen ermitteln. Die Daten wurden in den Jahren 1995 und 1996 mit den Observatorien Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics (ASCA) und Rosat gewonnen. Aus ihnen geht hervor, daß der Raum zwischen den Galaxien mit einer riesigen Menge extrem heißen Gases angefüllt ist. Eigentlich hätte es sich längst im Weltraum verflüchtigen müssen, wie Dampfe, der einem Kessel entweicht. Doch die Gravitationskraft der Materie hat die Moleküle im Cluster zurückgehalten. Da die Masse der sichtbaren Materie dafür nicht ausreicht, muß es nach Donahues Ansicht sehr viel zusätzliche "Dunkle Materie" geben – ihren Berechnungen zufolge zehnmal mehr als normale Materie. Insgesamt wiegt MS1054-0321 so viel wie eine Billiarde Sonnen. Isabella Gioia von der University of Hawaii hat diesen Wert bestätigt und mit dem Canada-France-Hawaii Telescope auch die gleiche Entfernung zur Erde gemessen.

Donahues Ergebnisse passen zu früheren Beobachtungen, nach denen das Universum sich für alle Zeiten ausdehnen wird. Unter anderem sprechen die Expansionsrate des Weltalls und die Häufigkeit von Gravitationslinsen für diese Theorie.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 14.1.1998
"Immer größer und größer"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum Ticker vom 20.11.1997
"Unendliche Weiten... "
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)

Der Heidelberger Verlag Spektrum der Wissenschaft ist Betreiber dieses Portals. Seine Online- und Print-Magazine, darunter »Spektrum der Wissenschaft«, »Gehirn&Geist« und »Spektrum – Die Woche«, berichten über aktuelle Erkenntnisse aus der Forschung.