Astronomen entdecken kosmische Karte durch Aufspüren fehlender Materie

LOS ANGELES / LONDON (IT BOLTWISE) – Astronomen haben einen bedeutenden Durchbruch erzielt, indem sie die fehlende Materie des Universums in den intergalaktischen Raum zurückverfolgt haben. Durch die Nutzung schneller Radioblitze (FRBs) als kosmische Sonden konnten Forscher des Center for Astrophysics | Harvard und Smithsonian sowie Caltech die schwer fassbaren Gase zwischen den Galaxien nachweisen und so eine detaillierte Zählung des baryonischen Inhalts des Universums ermöglichen.

Die Suche nach der sogenannten „fehlenden“ Materie des Universums hat Astronomen seit Jahrzehnten beschäftigt. Nun ist es ihnen gelungen, den Großteil dieser gewöhnlichen Materie im intergalaktischen Medium zu lokalisieren. Diese Entdeckung wurde durch den Einsatz schneller Radioblitze (FRBs) als kosmische Sonden ermöglicht. Forscher des Center for Astrophysics | Harvard und Smithsonian sowie des Caltech nutzten diese kraftvollen Signale, um das schwache, schwer fassbare Gas zu detektieren, das lange Zeit vermutet wurde, zwischen den Galaxien zu schweben.

Obwohl Wissenschaftler bereits vermuteten, dass gewöhnliche Materie, die hauptsächlich aus Protonen besteht, in heißem, niedrigdichtem Gas zwischen den Galaxien verborgen ist, lieferten frühere Versuche mit Röntgenstrahlen und ultraviolettem Licht von Quasaren nur indirekte Beweise. Diese neue Forschung nutzte eine Reihe von 60 FRBs, die von etwas über 11 Millionen bis zu mehr als 9 Milliarden Lichtjahre entfernt sind, um präzise zu messen, wie das intergalaktische Gas jedes Signal verlangsamte.

Liam Connor, ein Astronom am CfA und Hauptautor der Studie, erklärte, dass das Jahrzehnte alte „fehlende Baryonen-Problem“ nie die Existenz der Materie infrage stellte, sondern vielmehr deren Verbleib. Dank der FRBs wissen wir nun, dass drei Viertel davon zwischen den Galaxien im kosmischen Netz schweben.

FRBs ermöglichten es den Forschern, diesen intergalaktischen „Nebel“ zu wiegen, indem sie Verzögerungen in den Ankunftszeiten der Signale überwachten. Connor erklärte: „Sie leuchten durch den Nebel des intergalaktischen Mediums, und indem wir genau messen, wie das Licht langsamer wird, können wir diesen Nebel wiegen, selbst wenn er zu schwach ist, um gesehen zu werden.“

Die Ergebnisse zeigen, dass etwa 76 % der baryonischen Materie im intergalaktischen Medium, 15 % in den Halos von Galaxien und der Rest in Sternen oder dichtem galaktischem Gas zu finden sind. Diese Verhältnisse stimmen eng mit theoretischen Modellen überein und markieren das erste Mal, dass sie direkt bestätigt wurden.

Vikram Ravi, Caltech-Astronom und Mitautor der Studie, bezeichnete dies als Triumph der modernen Astronomie. „Wir beginnen, die Struktur und Zusammensetzung des Universums in einem völlig neuen Licht zu sehen, dank der FRBs.“

Die Implikationen gehen über die kosmische Buchführung hinaus. Das Verständnis der Verteilung der Baryonen wirft Licht auf die Entstehung von Galaxien und die Mechanismen, die den Fluss intergalaktischer Materie regulieren. Connor bemerkte: „Unsere Ergebnisse zeigen, dass dieses Feedback effizient sein muss, indem es Gas aus Galaxien herausbläst und in das IGM befördert.“

Mit der nächsten Generation von Radioteleskopen wie dem DSA-2000 und CHORD, die darauf ausgelegt sind, Tausende weitere FRBs zu entdecken, sind die Forscher optimistisch, das kosmische Netz in beispielloser Detailgenauigkeit zu kartieren. „Wir treten in ein goldenes Zeitalter ein“, sagte Ravi.

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