D. Lenz
Neuste Beobachtungen von weit entfernten und damit sehr jungen Galaxien zeigen, dass diese vollständig von baryonischer Materie dominiert werden und Dunkle Materie scheinbar im frühen Universum noch nicht existierte oder zumindest keinen Einfluss auf die jungen Galaxien nahm. Die äußeren Sterne der untersuchten Galaxien rotieren langsamer als die inneren Sterne um ihr galaktisches Zentrum – ein klares Zeichen für das Fehlen der Dunklen Materie.
Garching (Deutschland). Zahlreiche astronomische Beobachtungen diverser Galaxien zeigen eindeutige Hinweise auf die Existenz von sogenannter Dunkler Materie. Baryonische Materie, also völlig normale Materie, bestehend aus Protonen, Neutronen und Elektronen, lässt sich sehr einfach in Form von hellen Sternen, Gas und Staub im Universum beobachten. Dunkle Materie hingegen ist nur indirekt durch ihre Schwerkrafteinwirkung auf baryonische Materie zu erkennen. Astronomen können die Dunkle Materie sehr gut bei Spiralgalaxien beobachten: Die nicht sichtbare Masse sorgt dafür, dass die äußeren Sterne einer Galaxie sich mit derselben Geschwindigkeit um ihr galaktisches Zentrum drehen, wie es die inneren Sterne tun. In einigen Fällen drehen sie sich sogar schneller. Dies lässt sich nur erklären, wenn die Galaxien durch eine starke Masse beeinflusst werden – die aber nicht zu sehen ist.
Das Team um Max-Planck-Direktor Reinhard Genzel vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching beobachtete mehrere hundert Galaxien zu einem Zeitpunkt vor etwa zehn Milliarden Jahren. Die Forscher bestimmten die Rotationskurven der Galaxien um Hinweise auf ihre Masseverteilung der baryonischen und der Dunklen Materie zu erhalten.
Bei sechs der untersuchten Galaxien erhielten die Forscher so detaillierte Daten, dass sie die individuellen Rotationskurven bestimmen konnten. Bei den übrigen Galaxien errechneten sie eine durchschnittliche Rotationskurve.
„Überraschenderweise sind die Rotationsgeschwindigkeiten nicht konstant, sie werden kleiner, je größer die Distanz vom Galaxiezentrum wird“, erklärt Genzel. Dafür kann es zwei Gründe geben: „Zum einen dominiert in den meisten dieser frühen massereichen Galaxien eindeutig die normale Materie – Dunkle Materie spielt eine viel kleinere Rolle als im lokalen Universum. Zweitens waren diese frühen Scheibengalaxien viel turbulenter als die Spiralgalaxien, die wir in unserer kosmischen Nachbarschaft sehen. Diese Turbolenz trägt zur dynamischen Stabilität bei, also müssen sie sich nicht so schnell drehen.“
Es scheint so, als hätten diese beiden Effekte mit zunehmender Entfernung der Galaxien einen größeren Einfluss. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass in dem drei bis vier Milliarde Jahren jungen Universum sich das Gas in den Galaxien bereits der effizient in der Mitte der ausgedehnten Halos aus Dunkler Materie angesammelt hat.
Die Forscher gehen davon aus, dass die Dunkle Materie auch schon im jungen Universum existierte. Nur hat sie einige Milliarden Jahre gebraucht um zu kondensieren und um ihre dominierende Wirkung auf normale Materie aufzubauen. Diese These passt auch zu der Tatsache, dass jüngere Galaxien im Vergleich zu älteren mehr Gas enthalten und kompakter sind. Durch den hohen Gasanteil wird der Drehimpuls schneller abgebaut und das Gas ins Zentrum gelenkt.
