Da ist sie ja, die fehlende Materie!

 
aus scinexx.de, 18. 6. 2025           Drei Viertel aller normalen Materie im Kosmos steckt nicht in Himmelskörpern oder Galaxien, sondern im diffusen intergalaktischen Medium, wie ein Kartierung enthüllt.                  zu Jochen Ebmeiers Realien

„Vermisste“ Materie des Kosmos aufgespürt

76 Prozent der gesamten Materie im Universum verbirgt sich im intergalaktischen Raum

Rätsel gelöst: Astronomen haben geklärt, wo sich die seit dem Urknall „ver-misste“ Materie im Universum versteckt – die Atome, die nicht in Sternen, Galaxien oder Gaswolken stecken. Das überraschende Ergebnis: Drei Viertel aller normalen Materie im Kosmos ist für uns unsichtbar und verbirgt sich in den scheinbar leeren Weiten zwischen den Galaxien. Nur rund neun Prozent aller normalen Materie im Kosmos finden sich innerhalb von Galaxien, weitere 15 Prozent stecken in deren Halos, wie das Team in „Nature Astronomy“ berichtet.

Es ist eines der großen Rätsel der Astrophysik: Direkt nach dem Urknall entstanden große Mengen an Materieteilchen – Baryonen. Doch rechnet man alle Materie zusammen, die in Himmelskörpern, Galaxien und interstellaren Gaswolken existiert, fehlt ein großer Teil dieser Baryonen. „Wir wissen, dass diese Materie irgendwo dort draußen sein muss, weil wir sie im frühen Universum sehen“, erklärt Fabrizio Nicastro vom Astrophysikalischen Observatorium in Rom.

Der Raum zwischen den Galaxien und Filmanten des kosmischen Netzwerks erscheint leer, doch in ihm verbirgt sich die „fehlende“ Materie. 

Zwischen den Galaxien verborgen

Wo diese „fehlende“ Materie steckt, war lange unklar. Inzwischen wissen Astronomen jedoch, dass sich diese fehlenden Baryonen in den weiten, scheinbar leeren Räumen zwischen den Galaxien verbergen. In diesem intergalaktischen Medium gibt es diffuse Gase und Gasfilamente, in denen die fehlende Materie steckt. Allerdings: Diese im freien Raum versteckte Materie ist extrem dünn verteilt und daher für Teleskope unsichtbar. 

„Dieses diffuse, ionisierte Gas ist notorisch schwer zu messen, hat aber enorme Bedeutung für die Galaxienbildung, astrophysikalische Feedbacks und die Kosmologie“, erklären Liam Connor vom Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics und seine Kollegen.

Kosmische Radioblitze als Messhelfer

Jetzt haben die Astronomen ein Werkzeug gefunden, mit dem sich diese verborgene Materie kartieren lässt: Fast Radiobursts (FRB). Die ultrakurzen, aber energiereichen Radioblitze legen Milliarden Lichtjahre zurück und passieren dabei auch die weiten intergalaktischen Räume. Wenn sie dabei auf Materieteilchen treffen, werden die Radiowellen leicht gestreut. Ihr Frequenzspektrum verbreitert sich dadurch ähnlich wie ein Prisma das Sonnenlicht in seine Farben aufspreizt. Das Maß dieser Dispersion verrät den Astronomen, wie viel Materie dieser Radiopuls begegnet ist. 

Für ihre Kartierung werteten Connor und sein Team 69 Fast Radiobursts aus verschiedenen Entfernungen aus. Die nächsten stammen aus einer nur rund 11,7 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie, der weiteste FRB hat bis zu uns rund 9,1 Milliarden Lichtjahre zurückgelegt. Aus Entfernung und Dispersion dieser kosmischen Radioblitze ermittelten die Astronomen die Dichte und Menge der Baryonen im intergalaktischen Medium.

Die ultrakurzen, energiereichen Fast Radiobursts (FRB) werden durch Kontakt mit Materie im intergalaktischen Raum verändert – und eignen sich dadurch als Kartierungshelfer.

Drei Viertel sind unsichtbar

Das Ergebnis: Der mit Abstand größte Teil der normalen Materie steckt weder in Sternen, Planeten noch anderen festen Himmelskörpern. „Unsere Analysen legen stattdessen nahe, dass mehr als 90 Prozent der Baryonen im Kosmos in kalten Gasen oder im diffusen, ionisierten Zustand vorliegen“, berichten Connor und seine Kollegen. Nur rund neun Prozent aller Materie findet sich den neuen Daten zufolge innerhalb von Galaxien. 15 Prozent kommt in den gasreichen Halos der Galaxien vor.

Der große Rest jedoch – 76 Prozent aller normalen Materie im Universum – verbirgt sich im weiten Raum zwischen den Galaxien. Diese Baryonen verteilen sich im intergalaktischen Medium. „Beim jahrzehntealten Problem der fehlenden Baryonen ging es immer um die Frage, wo diese Materie steckt“, erklärt Connor. „Jetzt wissen wir dank der Fast Radiobursts: Drei Viertel der Baryonen schweben zwischen den Galaxien.“

„Triumph der modernen Astronomie“

“Dies ist ein Triumph der modernen Astronomie“, ergänzt Koautor Vikram Ravi vom California Institute of Technology. „Wir beginnen nun, die Struktur und Zusammensetzung des Universums in ganz neuem Licht zu sehen – dank der Fast Radiobursts. Diese ultrakurzen Blitze erlauben es uns, auch die unsichtbare Materie zu erfassen, die die weiten Räume zwischen den Galaxien füllt.“ Die neuen Erkenntnisse können nun dazu beitragen, die kosmische Geschichte, das Wachstum und die Verteilung von Galaxien und andere Fragen der Kosmologie aufzuklären.

Die Astronomen planen bereits, ihre Baryonen-Kartierung noch weiter auszuweiten. Dabei helfen soll unter anderem ein in der Wüste von Nevada geplantes Radioobservatorium aus 2.000 einzelnen Fünf-Meter-Antennen. „Radioteleskope der nächsten Generation wie das DAS-2000 und andere werden tausende Fast Radiobursts pro Jahr detektieren“, sagt Ravi. (Nature Astronomy, 2025; doi: 10.1038/s41550-025-02566-y)

Quelle: Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, California Institute of Technology

18. Juni 2025 - von Nadja Podbregar

 

 

Nota. - Ist das die fehlende Masse, die zur Suche nach der bislang ebenso unauffindbare Dunklen Materie Anlass gab - oder bring' ich was durcheinander? 

JE