Dunkle Materie zuhauf

Astronomen aus Italien und den Niederlanden haben die ersten Ergebnisse einer großen neuen Durch­muste­rung nach dunkler Materie am Südhimmel veröffentlicht. Der Kilo-Degree Survey KiDS mit dem VLT Survey Telescope VST am Paranal-Observa­torium der ESO in Chile erlaubt es den Forschern, Messungen von dunkler Materie, dunkler Energie, der Struktur des Halos von Galaxien und der Evolution von Galaxien und Galaxien­haufen durchzuführen. Die ersten KiDS-Resultate zeigen, wie die unsichtbaren, riesengroßen Klumpen dunkler Materie die Charakte­ristiken der beobach­teten Galaxien bestimmen, die sie umgeben.

Die Wissenschaftler verwenden Bilder des VLT Survey Telescopes und dessen riesiger OmegaCAM, um die dunkle Materie durch ihre gravitative Wirkung auf Sterne und Galaxien aufspüren. Das Teleskop befindet sich am Paranal-Observa­torium der ESO und ist der Durchmus­terung des Nachthimmels im sichtbaren Licht gewidmet – ergänzt durch das Infrarot-Teleskop VISTA. Eines der Haupt­ziele des VST ist es, dunkle Materie zu kartieren und die entstan­denen Karten zu verwenden, um die mysteriöse dunkle Energie zu verstehen. Der beste Weg, die dunkle Materie auszu­machen, ist anhand von Gravi­tations­linsen. Durch diesen Effekt ist es möglich, diejenigen Orte zu identi­fizieren, an denen die Gravitation am stärksten wirkt und damit, wo Materie liegt – dunkle Materie eingeschlossen.

Angeführt von Koenraad Kuijken von der Sterrewacht Leiden hat ein Team Aufnahmen von mehr als zwei Millionen Galaxien mit Hilfe des „Multi Layer Perceptron with Quasi Newton Algorithm“-Modells MLPQNA analysiert, die typischerweise 5,5 Milliarden Lichtjahre entfernt liegen. Die Arbeit machte dabei von einer 3D-Karte des Galaxien- und Massen­ansammlungs-Projekts Galaxy and Mass Assembly Project GAMA Gebrauch. Die ersten Resultate kommen aus nur sieben Prozent des endgültigen Durch­musterungs­gebiets und konzentrieren sich auf Galaxien­gruppen. Denn die Kartierung von dunkler Materie in solchen Gruppen ist ein entschei­dender Test der ganzen Theorie, wie Galaxien sich im „kosmischen Netz“ bilden. Den Ergebnissen zufolge enthalten die unter­suchten Gruppen etwa dreißig Mal mehr dunkle als sichtbare Materie.

„Interessanterweise sitzt die hellste Galaxie nahezu immer in der Mitte des Klumpens dunkler Materie“, erläutert Kuijkens Kollege Massimo Viola. „Die Vorhersage der Theorie der Galaxien­entstehung, nach der Galaxien fort­während in Gruppen einge­saugt werden und sich im Zentrum häufen, ist damit so klar noch nie zuvor durch Beobach­tungen demons­triert worden“, fügt Kuijken hinzu. Die Astronomen sehen die Erkenntnisse als Spitze des Eisbergs eines größeren Programms, das die immensen Datensätze von den Durch­muste­rungs-Tele­skopen nutzt, die den Wissen­schaftlern weltweit durch das ESO-Archiv zugänglich sind.

ESON / OD