Mysteriöses dunkles Objekt im fernen Universum
Gravitationslinse weist auf unsichtbaren Masseklumpen hin wie von der Theorie der kalten Dunklen Materie vorhergesagt.
Ein internationales Team von Astronomen hat ein dunkles Objekt im fernen Universum entdeckt. Dies gelang nicht durch direkte Beobachtung des von ihm ausgestrahlten Lichts, sondern indirekt, da seine Gravitation das Licht einer anderen fernen Galaxie verzerrt. Dieses Objekt hat demnach etwa eine Million Sonnenmassen. Seine Entdeckung scheint mit der derzeit besten Theorie über die Entstehung von Galaxien wie unserer Milchstraße übereinzustimmen.
„Die Suche nach dunklen Objekten, die offenbar kein Licht ausstrahlen, ist eindeutig eine Herausforderung”, sagt Devon Powell vom Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA). „Da wir sie nicht direkt sehen können, verwenden wir sehr weit entfernte Galaxien als Hintergrundbeleuchtung, um nach ihren Gravitationsspuren zu suchen.” Dunkle Materie ist für das Verständnis der Entwicklung der vielfältigen Sternen- und Galaxienstrukturen von entscheidender Bedeutung. Als grundlegender Baustein des Universums ist für Astronomen die Frage von zentraler Bedeutung, ob dunkle Materie gleichmäßig verteilt oder klumpig ist, da dies Aufschluss über ihre Zusammensetzung geben könnte.
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Das Team nutzte ein Netzwerk von Teleskopen aus aller Welt, darunter das Green Bank Telescope (GBT), das Very Long Baseline Array (VLBA) und das European Very Long Baseline Interferometric Network (EVN). Die Daten dieses internationalen Netzwerks wurden am Joint Institute for VLBI ERIC (JIVE) in den Niederlanden korreliert. Dadurch entstand ein virtuelles Superteleskop, das die Größe der Erde hat und die subtilen Signale der Gravitationslinseneffekte des dunklen Objekts erfassen konnte. Das Team entdeckte, dass das Objekt eine Million Mal so viel Masse hat wie unsere Sonne und sich in einer entfernten Region des Weltraums befindet, die etwa zehn Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt ist, als das Universum erst 6,5 Milliarden Jahre alt war. Es ist das Objekt mit der geringsten Masse, das je mit dieser Technik gefunden wurde – um einen Faktor 100.
Um diese Empfindlichkeit zu erreichen, musste das Team mithilfe von Radioteleskopen auf der ganzen Welt ein hochauflösendes Bild des Himmels erstellen. John McKean von der Universität Groningen (RuG), der Universität Pretoria (UP) und dem South African Radio Astronomy Observatory (SARAO) leitete die Datenerfassung. Er sagte: „Auf dem ersten hochauflösenden Bild sahen wir sofort eine Verengung im Gravitationsbogen. Das war ein eindeutiges Zeichen dafür, dass wir auf der richtigen Spur waren. Nur eine weitere kleine Massenansammlung zwischen uns und der entfernten Radiogalaxie konnte dies verursachen.“
Um den riesigen Datensatz zu analysieren, musste das Team neue Modellierungsalgorithmen entwickeln, die nur auf Supercomputern ausgeführt werden konnten. „Die Daten sind so umfangreich und komplex, dass wir neue numerische Ansätze zu ihrer Modellierung entwickeln mussten. Das war nicht einfach, da dies noch nie zuvor gemacht worden war“, sagt Simona Vegetti vom MPA. „Wir gehen davon aus, dass jede Galaxie, einschließlich unserer eigenen Milchstraße, mit Klumpen dunkler Materie gefüllt ist. Um sie zu finden und die Fachwelt von ihrer Existenz zu überzeugen, sind jedoch umfangreiche Berechnungen erforderlich.“ Das Team wandte eine spezielle Technik namens Gravitationsbildgebung an, mit der es die unsichtbaren Klumpen Dunkler Materie „sehen“ konnte, indem es deren Gravitationslinseneffekt gegenüber dem Lichtbogen abbildete.
„Angesichts der Empfindlichkeit unserer Daten hatten wir erwartet, mindestens ein dunkles Objekt zu finden, sodass unsere Entdeckung mit der Theorie der kalten Dunklen Materie übereinstimmt, auf der ein Großteil unseres Verständnisses der Entstehung von Galaxien basiert“, sagt Powell. „Nachdem wir eines gefunden haben, stellt sich nun die Frage, ob wir weitere finden können und ob die Zahlen weiterhin mit den Modellen übereinstimmen.“
Das Team analysiert die Daten nun weiter, um besser zu verstehen, was dieses mysteriöse dunkle Objekt sein könnte. Es untersucht aber auch andere Teile des Himmels, um mit derselben Technik nach weiteren dunklen Objekten mit geringer Masse zu suchen. Werden weitere dieser mysteriösen Objekte in anderen Teilen des Universums gefunden und sollte sich herausstellen, dass sie tatsächlich völlig frei von Sternen sind, könnten einige Theorien zur dunklen Materie ausgeschlossen werden. [MPA / dre]
Weitere Imformationen
- Originalveröffentlichungen
D. M. Powell, J. P. McKean, S. Vegetti, et al., A million-solar-mass object detected at a cosmological distance using gravitational imaging, Nat. Astron., 9. Oktober 2025; DOI: 10.1038/s41550-025-02651-2
J. P. McKean, C. Spingola, D. M. Powell, S. Vegetti, An extended and extremely thin gravitational arc from a lensed compact symmetric object at redshift of 2.059, Mon. Not. R. Astron. Soc. Lett. 544(1), L24–L30, November 2025; DOI: 10.1093/mnrasl/slaf039 - Prof John McKean, University of Pretoria, Hatfield
- Strong Lensing – Lise-Meitner-Group (Simona Vegetti), Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching
Anbieter
Max-Planck-Institut für AstrophysikKarl-Schwarzschild-Str. 1
85748 Garching
Deutschland
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