Galaktischer sternenloser Exot: 2,3 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt entdeckten US-Astronomen die erste Dunkle Galaxie

von Dr. Harald Zaun Köln, im November 2003

Nach Jahren der Tristesse und Dunkelheit, die das Rätsel der Dunklen Materie den Astronomen im wahrsten Sinne des Wortes beschert hat, ist die undurchsichtige Angelegenheit jetzt um eine winzige Nuance transparenter geworden. US-Astronomen haben erstmals eine dunkle Zwerggalaxie entdeckt, die keine Sterne aufweist. Die größtenteils aus Wasserstoff bestehende Gaswolke rotiert so schnell, dass sie eigentlich auseinander fliegen müsste. Die Astronomen vermuten daher, dass die dunkle Galaxie zusätzlich zu dem Wasserstoff mindestens die vierfache Menge an Dunkler Materie enthalten muss.

Das Universum ist schon ein mysteriöser Raum- und Zeitgenosse. Zum einen bietet es Phänomenen wie Schwarzen und Weißen Löchern, Braunen bzw. Weißen Zwergen, Roten respektive Blauen Riesen oder Zwerggalaxien, also Objekten, die scheinbar einer märchenhaften Fabelwelt entstammen, eine kosmische Heimat. Zum anderen hat es aber auch, so wie dies in Märchen ebenfalls immer wieder als Leitmotiv auftaucht, eine sehr geheimnisvolle finstere Seite; ein dunkles zweites Gesicht, das selbst Astronomen zuweilen das Fürchten lehrt, wie Harald Lesch einmal in einem Telepolis-Interview gestand.

Unbekanntes Phänomen

Aufnahme der LGS 3-Zwergalaxie, die zur Lokalen Gruppe zählt
www.seds.org/~spider/spider/LG/Pics/lgs3ubv.jpg
LGS 3 Irregular Galaxy LGS 3 (PCG 3792), type Irr, in Pisces The Pisces Dwarf

Fakt ist, dass bei der so genannten Dunklen Materie (engl. Dark Matter) die Sternforscher nach wie vor im Dunkeln tapsen. Noch ist es ihnen nicht gelungen, Licht in das geheimnisumwitterte Dunkle der Dunklen Materie zu bringen. Bislang wissen die Wissenschaftler von der Dunklen Materie lediglich, dass diese in den Weiten des Alls en masse vorkommt. Prinzipiell unterscheiden die Astronomen zwischen "baryonischer Dunkelmaterie", worunter die "normale", gleichwohl nicht sichtbare Materie zusammengefasst wird und nicht-baryonischer Dunkelmaterie, womit exotische Teilchen aus der Zeit des Urknalls assoziiert werden - wie etwa Weiße Zwergsterne.

Was sich aber en detail hinter dem unbekannten Dark-Matter-Phänomen verbirgt, ist nach wie vor ein unleserliches Buch mit sieben Siegeln. Sicher ist nur, dass das Gros der Masse des Universums im Verborgenen liegt. Neueste Studien und Theorien, die sich auf einer Untersuchung von 3.000 Satellitengalaxien aus dem "Sloan Digital Sky Survey" (SDSS) beziehen, besagen, dass rund 70 Prozent der gesamten Masse im Kosmos in der Dunklen Energie sowie in vielfältigen Formen der Strahlung steckt - und weitere 27 Prozent in der Dunklen Materie. Der verbleibende Rest (gerade mal drei Prozent), also die "normale" Materie, ist der Stoff aus dem Menschen, die Erde, Sterne und Galaxien gemacht sind.

Einen Eindruck davon, wie viele unbekannte Phänomene und Objekte das unendlich große endliche Universum beherbergt, hat jetzt ein amerikanisches Forscherteam während einer Observation der 2,3 Millionen Lichtjahre entfernten Zwerggalaxie LGS 3 gewinnen können. Mit Hilfe des hochsensiblen und zugleich weltweit größten unbeweglichen Radioteleskops, der 305-Meter-Aluminiumschlüssel in Arecibo (Puerto Rico), entdeckten Joshua Simon, Timothy Robishaw und Leo Blitz von der University of California in Berkeley in der Nähe der observierten Zwerggalaxie eine schnell rotierende Wolke aus Wasserstoffgas und Teilchen unbekannter Natur. Ihr Name: HVC 127-41-330.

Stark und unsichtbar

Nebelstruktur in der Großen Magellanische Wolke, die wie die Zwerggalaxie LGS 3 zur Lokalen Gruppe gehört antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap030410.html
Energized Nebula in the LMC Credit: Y. Naze, G. Rauw, J. Manfroid, J. Vreux (Univ. Liege), Y. Chu (Univ. Illinois), ESO

Wie das britische Wissenschaftsmagazin "New Scientist" (Nr. 2417, 18.10.03, S. 18) berichtet, müsste die Wolke dort infolge der schnellen Rotation eigentlich von der Fliehkraft förmlich zu einem unförmigen Etwas auseinander gerissen werden. Eine Erklärung dafür, warum dies offenkundig nicht geschehen ist, könnte das Vorhandensein einer starken unsichtbaren Schwerkraftquelle sein, welche die Wolkenstruktur zusammenhält. Hierfür käme, so die Vermutung der Forscher, nur die ominöse Dunkle Materie in Frage, die mindestens zu 80 Prozent in der Wolkenmasse konzentriert sein müsse.

Die neu entdeckte dunkle Gaswolke in der Nähe der LGS 3-Welteninsel könnte zudem ein altes Teilproblem in der Astronomie klären. Denn bisherige Computersimulationen, mit denen die Entstehung von Galaxien unter dem Einfluss der Dunklen Materie virtuell generiert und berechnet wurden, sagen die Existenz einer weit größeren Zahl von Zwerggalaxien voraus. Einer Simulationsberechnung zufolge müssten beispielsweise allein in der "Lokalen Gruppe" , der auch unsere Milchstraße angehört, rund 500 Zwerggalaxien existieren. Bekannt sind jedoch nur 35. Diese Diskrepanz könnte deshalb entstanden sein, weil die Astronomen in der Vergangenheit möglicherweise das Gros der anvisierten sternenlosen dunklen Zwerggalaxien schlichtweg übersehen haben. Die restlichen Zwerggalaxien könnten also, wie Simon und Blitz betonen, zu einem großen Teil dunkle Wolken wie HVC 127-41-330 sein und sich so der Entdeckung bisher entzogen haben. Und möglicherweise hätten die "dunklen Galaxien" deshalb keine Sterne, weil sich in ihnen das Wasserstoffgas einfach nicht dicht genug zusammenballen konnte, damit ein Stern entsteht, so die Forscher.

Beliebte Galaxienhaufen

Übrigens kommt die Vorliebe der Kosmologen für die Observation von Galaxienhaufen nicht von ungefähr. Derlei Strukturen hatten entscheidenden Einfluss auf die heutige Masseverteilung im Universum und spielen daher eine Schlüsselrolle bei der Erforschung der kosmischen Strukturbildung. Da die Forscher sich bei der generellen Suche nach solchen Galaxienhaufen bislang auf direkte Beobachtungen beschränkten, blieben früher deren Bildschirme meist dunkel.

Doch seit geraumer Zeit nutzen sie das natürliche Teleskop-Phänomen der Gravitationslinse. Liegen zwei Galaxien genau in Sichtlinie hintereinander, so dass die erste die dahinter liegende genau verdeckt, wirkt die erste als Gravitationslinse. Ihre Schwerkraft verzerrt das Licht der verdeckten Galaxie - und placiert dadurch ihr Abbild dergestalt, dass es daneben liegend erscheint. Dank solcher Phantombilder können die Sterngucker nicht nur hinter kosmische Fassaden blicken, sondern auch Indizien für das Vorhandensein von unsichtbarer Materie finden. Kommt es nämlich zu Verzerrungen, muss dafür die Gravitationskraft der dazwischenliegenden Materie verantwortlich sein, also die Dark Matter. Nur schade, dass eben diese - genau wie das Universum selbst - auch ein mysteriöser Raum- und Zeitgenosse ist.

Näheres hierzu siehe auch: Preprint astro-ph/0310192

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