Reality-Check für die Theorie von der Dunklen Materie: Mithilfe des Hubble-Teleskops hat ein internationales Astronomenteam erstmalig die Verteilung dieses kosmischen Kitts in einem Galaxienhaufen genau bestimmen können.

Das internationale Wissenschaftler-Team benötigte über 120 Beobachtungsstunden am Hubble-Teleskop – mehr Zeit, als von den Betreibern des Weltraum-Fernrohrs jemals zuvor für die Erforschung eines Galaxienhaufens zur Verfügung gestellt worden war. Die Untersuchung des Galaxienhaufens «CL0024+1654» zeigt jetzt, wie sich eine solche Ansammlung Tausender Galaxien mit jeweils mehreren Milliarden Sternen bilden konnte.

Galaxienhaufen sind die größten stabilen Systeme des Universums. Die sichtbaren Komponenten, die Sterne der Galaxien, stellen nur einen Bruchteil der Gesamtmasse. Etwa 80 bis 85 Prozent der Materie leuchtet nicht und bleibt daher im Teleskop unsichtbar. Diese «Dunkle Materie» hält mit ihren Gravitationskräften den Galaxienhaufen zusammen und fungiert als eine Art Kitt. «Worum es sich dabei genau handelt, wissen wir nicht», sagt der beteiligte Forscher Oliver Czoske vom Bonner Institut für Astrophysik und Extraterrestrische Forschung. Es gebe aber Hinweise, dass es sich um eine bislang noch unbekannte Form von Materie handelt.

Um die Dunkle Materie sichtbar zu machen, nutzen Astronomen einen Trick: Materie kann aufgrund der Schwerkraft Lichtstrahlen ablenken –ähnlich wie eine optische Linse. Die Forscher beobachteten Galaxien hinter CL0024+1654 und untersuchten, wie sich ihre Form durch diesen so genannten «Gravitationslinsen-Effekt» änderte. Ihr Kalkül: Je stärker das Bild einer dahinterliegenden Galaxie verzerrt wird, desto größer ist die Masse, die das von ihr ausgehende Licht auf dem Weg zum Teleskop passieren muss.

Die Forscher konnten so erstmals Ergebnisse einer Computersimulation stützen, nach der die Dunkle Materie vor allem im Zentrum des Galaxienhaufens lokalisiert ist. Außerdem scheint die Dunkle Materie gehäuft in der Nähe von Galaxien vorzukommen, die gerade von dem Galaxienhaufen «geschluckt» werden. «Auch Galaxien enthalten bereits Dunkle Materie», so Czoske. Wird eine Galaxie von einem Galaxienhaufen geschluckt, streift sie offenbar einen Teil davon ab. «Wie das im Detail funktioniert, wissen wir noch nicht», sagt Czoske.

Weitere Beobachtungen sind geplant. Die Gruppe möchte noch in diesem Jahr einen zweiten Galaxienhaufen untersuchen. Dabei soll eine neue Kamera des Hubble-Teleskops zum Einsatz kommen, die um den Faktor zehn effizienter arbeitet und mit der sich die Masseverteilung noch genauer räumlich auflösen lässt. (nz)