Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Das Universum enthält weniger Materie als gedacht

07.12.2016

Die Materie im Universum ist leichter und weniger strukturiert als bislang geglaubt. Das zeigen die Ergebnisse eines internationalen Forscherteams unter wesentlicher Beteiligung der Universität Bonn. Die Wissenschaftler haben die Dunkle Materie im Weltraum mit Hilfe des schwachen Gravitationslinseneffektes beobachtet. Hierfür zeichnete das VLT Survey Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile rund 15 Millionen Galaxien am Himmel auf. Die Ergebnisse sind nun in den “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” veröffentlicht.

Über wie viel Masse verfügt das Universum und wie verteilt sich die Materie im Raum? Diese Grundfragen der Kosmologie sind entscheidend für die Rekonstruktion der Prozesse seit dem Urknall vor rund 13,8 Milliarden Jahren.


Die Karte stellt die Verteilung der Materie dar: Helle Regionen besitzen die größte Massendichte, dunkle die geringste. Die unsichtbare Dunkle Materie ist in rosa wiedergegeben.

(c) Grafik: Kilo-Degree Survey Collaboration/H. Hildebrandt & B. Giblin/ESO

Nach dem kosmologischen Standardmodell dehnte sich das Universum immer weiter aus, und allmählich bildeten sich Strukturen, wie zum Beispiel Galaxienhaufen. Die heutige Verteilung der Materie im Weltraum ist ein wichtiger Anhaltspunkt dafür, wie sich das Universum entwickelt hat.

Verschiedene Forscher haben mit unterschiedlichen Methoden versucht, die Dichte der Materie im Universum und deren Verteilung zu bestimmen. Einen neuen Ansatz liefert nun ein internationales Team von Wissenschaftlern aus den Niederlanden, Großbritannien, Australien, Italien, Malta und Kanada unter wesentlicher Beteiligung der Universität Bonn. Mit Hilfe des VLT Survey Telescope (VST) der Europäischen Südsternwarte in Chile beobachteten die Forscher rund 15 Millionen Galaxien am Himmel.

Verzerrung des Lichts wie durch ein Weinglas

„Dabei interessierte uns, in welche Richtung die Längsachsen der Galaxien zeigen“, erläutert Dr. Hendrik Hildebrandt, der am Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn eine von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderte Emmy Noether-Nachwuchsgruppe leitet. Bei den Millionen von Galaxien auf den aufgenommenen Bildern ist die ursprüngliche Ausrichtung im Raum im Mittel rein zufällig.

Gemessene Abweichungen von dieser Zufallsverteilung sind auf den schwachen Gravitationslinseneffekt zurückführen. Dabei lenken große Massen das Licht leicht ab. „Wie bei einem Weinglas, das durch seine gebogene Form ein dahinterliegendes Bild verändert, verzerrt der Gravitationslinseneffekt das Licht, das Galaxien aussenden“, erklärt Dr. Hildebrandt.

Ein Großteil der Materie im Weltall ist nicht in Form von Sternen, Staub oder Gas sichtbar, weshalb sie „Dunkle Materie“ genannt wird. Anhand des Gravitationslinseneffektes lässt sich aber feststellen, wo sich größere Massen in Form von sichtbarer und Dunkler Materie im Universum befinden und das Licht ablenken. Kennt man den Grad der Verzerrung in einer bestimmten Region des Universums, kann man auf die Größe der Massen zurückschließen: Kleine Gravitationslinseneffekte sind auf geringere Massen und größere Effekte auf große Massen zurückzuführen.

Genaueste kosmologische Studie mit dem Gravitationslinseneffekt

Diese Messungen führten die Wissenschaftler für unterschiedliche Regionen am Himmel durch und erstellten auf diese Weise eine Massenverteilungskarte, die Bereiche hoher und geringer Dichte ausweist. „Auf dem Gebiet des schwachen Gravitationslinseneffektes handelt es sich um die bisher genaueste kosmologische Untersuchung“, berichtet Prof. Dr. Peter Schneider vom Argelander-Institut.

Die Ergebnisse des Forscherteams sind überraschend: Im Vergleich zu früheren Resultaten anderer Forschungsgruppen enthält das Universum weniger Materie als gedacht. „Die aktuellen Resultate zeigen, dass das kosmische Netz aus Dunkler Materie, das rund vier Fünftel der Masse im Universum ausmacht, weniger stark strukturiert ist als bislang geglaubt“, sagt Dr. Massimo Viola von der Universität Leiden (Niederlande).

Die leichte Diskrepanz zwischen den Ergebnissen anderer und der aktuellen Massenbestimmungen könnte der Auftakt für weitere wissenschaftliche Untersuchungen sein. „Unsere Studie wird helfen, das theoretische Modell von der Entwicklung seit dem Urknall zu verfeinern und unser Verständnis vom modernen Universum zu verbessern“, sagt Dr. Hildebrandt.

Publikation: KiDS-450: Cosmological parameter constraints from tomographic weak gravitational lensing, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, DOI: 10.1093/mnras/stw2805

Kontakt für die Medien

Dr. Hendrik Hildebrandt
Argelander-Institut für Astronomie
Universität Bonn
Tel. 0228/731772
E-Mail: hendrik@astro.uni-bonn.de

Johannes Seiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas
19.09.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern
15.09.2017 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Im Focus: Quantensensoren entschlüsseln magnetische Ordnung in neuartigem Halbleitermaterial

Physiker konnte erstmals eine spiralförmige magnetische Ordnung in einem multiferroischen Material abbilden. Diese gelten als vielversprechende Kandidaten für zukünftige Datenspeicher. Der Nachweis gelang den Forschern mit selbst entwickelten Quantensensoren, die elektromagnetische Felder im Nanometerbereich analysieren können und an der Universität Basel entwickelt wurden. Die Ergebnisse von Wissenschaftlern des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel sowie der Universität Montpellier und Forschern der Universität Paris-Saclay wurden in der Zeitschrift «Nature» veröffentlicht.

Multiferroika sind Materialien, die gleichzeitig auf elektrische wie auch auf magnetische Felder reagieren. Die beiden Eigenschaften kommen für gewöhnlich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

»Laser in Composites Symposium« in Aachen – von der Wissenschaft in die Anwendung

19.09.2017 | Veranstaltungen

Biowissenschaftler tauschen neue Erkenntnisse über molekulare Gen-Schalter aus

19.09.2017 | Veranstaltungen

Zwei Grad wärmer – und dann?

19.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

»Laser in Composites Symposium« in Aachen – von der Wissenschaft in die Anwendung

19.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Zentraler Schalter der Immunabwehr gefunden

19.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Materialchemie für Hochleistungsbatterien

19.09.2017 | Biowissenschaften Chemie