Wissenschaftler orten „fehlende“ Materie des Universums in riesigen Wolken um Galaxien

Astronomen haben den Ort der lange gesuchten "fehlenden" gewöhnlichen Materie des Universums bestimmt und sie in riesigen, diffusen Wolken gefunden, die sich Millionen von Lichtjahren von Galaxien entfernt erstrecken – weit weiter, als es Simulationen vorhergesagt hatten.

Eine neue kosmische Bestandsaufnahme

In einer in Physical Review Letters veröffentlichten Studie entwickelte ein Forscherteam der CHIME/Fast Radio Bursts Collaboration eine Methode, die Tausende von Detektionen schneller Radioblitze (FRBs) mit den kartierten Positionen von Millionen von Galaxien abgleicht. Das Team unter der Leitung von Haochen Wang, Doktorand am Kavli Institute for Astrophysics and Space Research des MIT, und Kiyoshi Masui, außerordentlicher Professor für Physik am MIT, analysierte 2 870 FRB-Signale, die vom Radioteleskop CHIME in British Columbia aufgezeichnet wurden. Anschließend verglichen sie die Daten mit den Positionen von über sechs Millionen Galaxien, die vom Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) am Kitt Peak National Observatory in Arizona katalogisiert wurden.sflorg+1

Die Technik beruht auf einer Eigenschaft schneller Radioblitze: Wenn diese millisekundenlangen Radiowellen durch den Weltraum reisen, werden sie durch die Materie, die sie durchqueren, "verschmiert". Wellenlängen mit niedrigerer Energie werden stärker verzögert als solche mit höherer Energie. Durch die Messung des Grades dieser Verzerrung können Forscher genau berechnen, wie viel Materie jeder Blitz auf seinem Weg zur Erde durchquert hat.miragenews+1

Weiter als erwartet

Die Analyse ergab, dass sich die fehlende baryonische Materie – Protonen, Neutronen und Elektronen, die nicht in Sternen und Galaxien enthalten sind – in diffusen "Wolken" um Galaxiengruppen ansammelt. Diese Wolken erstrecken sich etwa vier Millionen Lichtjahre von ihren Wirtsgalaxien entfernt, weit über das hinaus, was Computersimulationen vorhergesagt hatten.sflorg+1

"Eine Galaxie ist vielleicht ein paar hunderttausend Lichtjahre groß, und wir haben fehlende Materie bis zu etwa 4 Millionen Lichtjahren Entfernung gefunden", sagte Masui. "Das ist ein gutes Stück weiter, als die Simulationen vorhersagen."sflorg

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Jets von Schwarzen Löchern, Supernovae und andere energiereiche galaktische Prozesse Gas mit weitaus größerer Kraft ausstoßen, als Forscher angenommen hatten. "Wir stellen fest, dass die Aktivität in Galaxien chaotischer ist, als wir dachten", sagte Wang. "Sie verhalten sich eher wie Springbrunnen und stoßen Gas wirklich über sehr große Entfernungen aus."sflorg

Ein skalierbares Werkzeug

Victoria Kaspi, Professorin für Physik an der McGill University und Mitautorin der Studie, bezeichnete schnelle Radioblitze als "erstaunlich effektiv bei der Untersuchung der Verteilung von Materie im Universum". Da CHIME seit Beginn der Beobachtungen etwa 4 000 FRBs detektiert hat, erwartet das Team, dass die Methode mit zunehmender Datenmenge präziser wird. "Wir haben es zum ersten Mal zum Laufen gebracht und werden es noch präziser machen, wenn die Daten besser werden", sagte Masui.miragenews