Kosmische Gasfilamente: Der Schlüssel zur fehlenden Materie im Universum

LONDON (IT BOLTWISE) – Die Entdeckung der fehlenden Materie im Universum hat einen bedeutenden Fortschritt gemacht. Ein internationales Forscherteam hat erstmals die Existenz von Materie in einem riesigen Filament aus heißem Gas nachgewiesen, das mehrere Galaxienhaufen miteinander verbindet. Diese Entdeckung könnte das Verständnis über die Verteilung der Materie im Universum revolutionieren.

Die Suche nach der fehlenden Materie im Universum hat eine neue Dimension erreicht. Ein internationales Forscherteam hat kürzlich die Existenz von Materie in einem gigantischen Filament aus heißem Gas nachgewiesen, das vier Galaxienhaufen miteinander verbindet. Diese Filamente erstrecken sich über 23 Millionen Lichtjahre und sind etwa zehn Millionen Grad heiß. Die Eigenschaften und die Gasstruktur stimmen mit den Vorhersagen des Standardmodells der Kosmologie überein.

Das Standardmodell der Kosmologie besagt, dass das Universum zu etwa 95 Prozent aus Dunkler Materie und Dunkler Energie besteht. Der verbleibende Anteil von etwa fünf Prozent entfällt auf baryonische Materie, die aus Sternen, Planeten und Lebewesen besteht. Doch selbst diese fünf Prozent sind nicht vollständig auffindbar, da über ein Drittel der baryonischen Materie im heutigen Universum zu fehlen scheint.

Kosmologische Simulationen deuten darauf hin, dass sich der fehlende Teil der baryonischen Materie in den weiten Räumen zwischen den Galaxien verbirgt, in Form von diffusem, sehr dünn verteiltem Gas sowie heißen, ionisierten Gasfilamenten. Der Nachweis des diffusen Gases gelang Astronomen erst kürzlich mithilfe von Fast Radiobursts. Auch Gasfilamente zwischen Galaxienhaufen wurden bereits beobachtet, doch diese Sichtungen waren oft durch andere Strahlenquellen wie Galaxien und Schwarze Löcher verunreinigt.

Ein Forschungsteam um Konstantinos Migkas von der Universität Leiden hat es nun geschafft, ein Gasfilament präzise von solchen Verunreinigungen zu befreien und zu analysieren. Das Filament befindet sich im etwa 650 Millionen Lichtjahre entfernten Shapley-Supercluster, einer Ansammlung von mehr als 8.000 Galaxien im Sternbild Zentaur. Dort verbindet es vier Galaxienhaufen miteinander.

Um das Gasfilament zu isolieren und zu charakterisieren, war die Zusammenarbeit mehrerer Teleskope erforderlich. Mit Daten von optischen Teleskopen bestimmten Migkas und sein Team die Ausrichtung des Filaments am Himmel. Anschließend nutzten sie das japanische Suzaku-Röntgenteleskop, um das schwache Röntgenlicht der Gasstruktur zu kartieren. Mit Daten des europäischen XMM-Newton-Teleskops wurden verunreinigende Röntgenquellen, wie supermassereiche Schwarze Löcher, innerhalb des Filaments lokalisiert und aus dem Datensatz entfernt.

Das Ergebnis zeigt, dass der kosmische Gasfaden hauptsächlich aus freien Elektronen und Protonen besteht, über zehn Millionen Grad heiß ist und eine Dichte von etwa zehn Teilchen pro Kubikmeter besitzt. Dies ist rund 30- bis 40-mal dichter als der kosmische Durchschnitt. Das Gasfilament umfasst etwa die zehnfache Masse der Milchstraße und erstreckt sich in Form von extrem dünn verteiltem, heißem Gas über 23 Millionen Lichtjahre.

Diese Entdeckung bestätigt das Standardmodell des Kosmos und validiert jahrzehntelange Simulationen. Es scheint, dass die fehlende Materie tatsächlich in schwer erkennbaren Fäden lauert, die sich durch das Universum ziehen. Frühere Versuche, die Beobachtungen von Filamentansammlungen zu stapeln, um die Verunreinigungen durch röntgenstrahlende Schwarze Löcher zu überwinden, stimmten nicht mit den Vorhersagen des Standardmodells überein. Dies ist erst jetzt mit der neuen Methode der Fall.

Zum ersten Mal stimmen die Ergebnisse genau mit dem überein, was im führenden Modell des Kosmos vorhergesagt wurde. Die Simulationen scheinen die ganze Zeit über richtig gewesen zu sein. Das Gasfilament erwies sich als viermal weniger dicht im Vergleich zu bisherigen Entdeckungen und ist damit typisch für die Vorhersagen der Simulationen.

Migkas und sein Team gehen davon aus, dass ihre Methodenkombination in Zukunft auch dabei helfen kann, ähnliche Orte im Universum nach Filamenten und ihren Eigenschaften abzusuchen. Dadurch könnten wir irgendwann auch besser verstehen, wie die größten Strukturen im Universum miteinander verbunden sind.

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