Sichtbare Materie aufgespürt

Wolken aus Gas umgeben die Milchstraße

Die normale Materie in diesen Wolken ist sehr heiß und von geringer Dichte. Deshalb war es bisher so schwer, sie nachzuweisen. Einem internationalen Team von Astrophysikern ist es nun gelungen und sie beschreiben die ultraviolette Signatur der "fehlenden" Baryonen in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature.

Blick in die Milchstraße, Bild: NASA/CXC/MIT/F.K.Baganoff et al.

Neueste Erkenntnisse der NASA belegen, dass das Universum nur 13,7 Milliarden Jahre alt ist. Es ist den Kosmologen gelungen, ein Babyfoto des Alls zu schießen, also die kosmische Hintergrundstrahlung abzubilden (vgl. Polarisierte kosmo-archaische Strahlung bestätigt Big Bang). Erneut bestätigte sich dadurch, dass im Universum die mysteriöse Dunkle Energie dominiert, sie macht 73% aus, 23% besteht aus Dunkler Materie und nur 4% aus normaler Materie, also Atomen (vgl. Das Universum ist voller dunkler Energie). Diese sichtbare Materie, aus der alle Sterne, Planeten und andere Himmelskörper bestehen, wird auch baryonische Materie genannt. Baryonen sind aus je drei Elementarteilchen, den Quarks, zusammengesetzt. Der Name Baryon kommt aus dem Griechischen und bedeutet "schwergewichtig" (vgl. Baryometer zur Dichtemessung im Universum).

Die Verteilung und Zusammensetzung von normaler Materie gibt Aufschluss darüber, was genau nach dem Urknall ablief. Zunächst gab es eine Art Ursuppe von Elementarteilchen, die extrem heiß war. Das Universum dehnte sich aus und die Ursuppe kühlte ab, die freien Elektronen und Protonen vereinigten sich zu Wasserstoffatomen. Bei der Entstehung der Galaxien hat die dunkle Materie eine entscheidende Rolle gespielt. Die Astrophysiker gehen heute davon aus, dass die Dichtefluktuation die Bildung von Galaxien erst ermöglichte. Die baryonische Materie verdichtete sich zu Sternen, weil sie in die Kondensation der Dunklen Materie hinein gezogen wurde.

Von den vier Prozent sichtbarer Materie im All ist bisher nur ein Drittel entdeckt worden, nach dem großen Rest sucht die Wissenschaft noch. Die Masse von Sternen, Planeten, Trabanten und bisher entdeckten Wolken reicht bei weitem nicht aus.

Jetzt ist es dem Team von neun Astrophysikern um Fabrizio Nicastro vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Smita Mathur von der Ohio State University und Fabrizio Fiore vom italienischen Osservatorio Astronomico di Monteporzio gelungen, eine heiße Gaswolke rund um die Milchstraße nachzuweisen, in der sich bislang unentdeckte, normale Materie tummelt. Die Forscher vermuten, dass diese Wolke das Relikt jener Urmaterie ist, aus der sich unsere Galaxie formte. Diese Materie war bisher wegen ihrer hohen Temperatur und geringen Dichte noch nicht aufgespürt worden. Das hat sich nun geändert, die Gruppe wertete Daten des "Far Ultraviolet Spectrometer Explorer" (FUSE) aus. Diese unbemannte Raumsonde kreist um die Erde und ihr Teleskop nimmt hochauflösende Messungen im ultravioletten Bereich vor. FUSE hat vier Spiegel, die im Verbund funktionieren.

Nach den Resultaten von Nicastro und Kollegen befindet sich rund um die lokale Gruppe, dem lokalen Galaxienhaufen, zu dem die Milchstraße, der Andromedanebel und die Magellanschen Wolken sowie viele andere Galaxien im Umkreis von 5 Millionen Lichtjahren gehören, eine gigantische Gaswolke mit einem großen Reservoir an Baryonen (vgl. The Local Group of Galaxies). Die totale Masse dieser dünn verteilten sichtbaren Materie beträgt insgesamt etwa 10 hoch 12 Sonnenmassen, was der theoretisch erforderlichen Masse entspricht, um die lokale Gruppe zu stabilisieren.

In seinem begleitenden News&Views-Artikel in Nature ordnet Amiel Sternberg von der Tel Aviv University) die neue Entdeckung wissenschaftlich ein. Er ist nicht restlos überzeugt, dass es sich bei der neu aufgespürten baryonischen Materie wirklich um Reste der galaktischen Urmaterie handelt. Weitere Forschungen sind zur Klärung dieser Frage nötig. Sternberg dazu:

...die Wolken könnten wieder aufbereitetes, metallreiches Gas darstellen, das von der Milchstraße (oder ihren Nachbarn) durch Supernova-Explosionen ausgestoßen wurde. Messungen der Metallanreicherung in den heiße Wolken wird dabei helfen, diese Frage zu klären.

(Andrea Naica-Loebell)