Forscher haben die bisher umfassendste Karte der dunklen Materie erstellt – eines unsichtbaren Materials, das schätzungsweise 85 Prozent der gesamten Materie im Universum ausmacht.
Materie krümmt die Raumzeit, sodass Astronomen ihre Präsenz durch die Analyse von Licht verzerrter ferner Galaxien nachweisen können. Verzerrungen im Licht deuten auf vorangehende Materie hin, die den Strahl auf seinem Weg zur Erde biegt.
Die Studie liefert zudem Hinweise darauf, dass das Universum möglicherweise einige Prozent glatter ist als in früheren Modellen vorhergesagt.
Ein internationales Team unter Leitung von UCL-Wissenschaftlern nutzte im Rahmen des Dark Energy Survey (DES) Künstliche Intelligenz, um Bilder von 100 Millionen Galaxien zu evaluieren. Die KI erkannte Verformungen in winzigen Lichtpunkten – oft nur etwa 10 Pixel groß.
Diese Karte visualisiert die gesamte Materie vor den beobachteten Galaxien und erstreckt sich über ein Viertel des südlichen Himmels.
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„Der Großteil der Materie im Universum ist dunkle Materie“, erklärt Co-Hauptautor Dr. Niall Jeffrey, Physiker und Astronom an der UCL. „Es ist ein echtes Wunder, durch diese Karte riesige, verborgene Strukturen des Nachthimmels zu erblicken.“
„Diese Formationen werden sichtbar durch die verzerrten Formen Hunderter Millionen entfernter Galaxien, fotografiert mit der Dark Energy Camera in Chile. Unsere Karte offenbart ein Muster ähnlich dem sichtbarer Materie: ein netzartiges Geflecht dichter Klumpen, getrennt durch weite Leerräume.“
„Die Beobachtung solcher kosmischer Strukturen hilft uns, fundamentale Fragen zum Universum zu klären.“
Seit Jahrzehnten ahnen Astronomen mehr Materie als sichtbar. Dunkle Materie, ähnlich mysteriös wie dunkle Energie, erklärt unerklärliche Phänomene wie die Stabilität von Galaxienhaufen und hohe Rotationsgeschwindigkeiten – nur mit zusätzlicher Gravitation möglich.
„Sichtbare Galaxien bilden sich in den dichteren Regionen dunkler Materie“, ergänzt Co-Autor Professor Ofer Lahav, UCL Physik und Astronomie sowie Vorsitzender des DES UK-Konsortiums. „Beim Blick in den Nachthimmel sehen wir Galaxienlichter, doch die umgebende dunkle Materie bleibt unsichtbar – wie eine nächtliche Stadt nur durch ihre Lichter erkennbar.“
„Durch Berechnung der gravitativen Linseneffekte erfassen wir das Gesamtbild: sichtbare und unsichtbare Materie. Das rückt uns näher ans Verständnis der Universums-Zusammensetzung und Evolution.“
„Es unterstreicht auch die Power von KI bei der Analyse riesiger astronomischer Datensätze.“
Eine Analyse der ersten drei DES-Jahre bestätigt eine Materieverteilung im Einklang mit dem kosmologischen Standardmodell, dem besten aktuellen Universums-Modell.
Die Karte wird in einem Artikel der Monthly Notices of the Royal Astronomical Society beschrieben.
Im Vereinigten Königreich finanzierten STFC und Higher Education Funding Council for England die Studie.
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