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Radioblitze: Wie Forscher das Rätsel um fehlende Materie gelöst haben

Ein großer Teil der nach dem Urknall entstandenen Materie, sogenannte Baryonen, scheint in den folgenden Jahrmilliarden einfach verschwunden zu sein. Forscher:innen haben dieses Rätsel der Kosmologie jetzt gelöst – mithilfe von Radioblitzen.

2 Min.
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Forscher:innen haben die nach dem Urknall „verschwundene“ Materie ausfindig gemacht. (Symbolfoto: Shutterstock/zhengzaishuru)

Beim Urknall ist jede Menge Materie entstanden. Diese sogenannten Baryonen, also einfache Teilchen wie Protonen und Neutronen, können zwar im frühen Universum nachgewiesen werden. Anschließend scheint ein Großteil dieser gewöhnlichen Materie einfach verschwunden zu sein.

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Verschwundene Materie: Rätsel gelöst

Heißt: Forscher:innen konnten sie zwar messen, aber nicht finden. Jetzt ist dieses Rätsel der Kosmologie offenbar gelöst worden. Denn mithilfe von Radioblitzen gelang es, diese bisher unsichtbare Materie, die nicht in Sternen, Galaxien oder sichtbaren Gaswolken gebunden ist, ausfindig zu machen.

Ein Team von Astronom:innen und Astrophysiker:innen vom California Institute of Technology und dem Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics haben eine riesige Menge bisher ungesehener Materie entdeckt. Diese befindet sich demnach in den riesigen intergalaktischen Räumen zwischen den Galaxien, wie science.org berichtet.

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Schwache Wolken aus warmem Gas

Dort „verstecken“ sie sich als schwache Wolken aus warmem Gas, so die Forscher:innen in einem im Fachmagazin Nature Astronomy veröffentlichten Artikel. Auf die Spur gekommen sind die Forscher:innen dem Phänomen, indem sie die sogenannten schnellen Radioblitze (Fast Radio Bursts/FRB) genauer unter die Lupe genommen haben.

Die Radioblitze, erklärt Liam Connor, Leiter des Forschungsteams, leuchteten durch den Nebel des intergalaktischen Mediums. „Indem wir genau messen, wie sich das Licht verlangsamt, können wir die Masse des Nebels bestimmen, auch wenn dieser zu schwach ist, um ihn zu sehen“, so Connor.

FRB in verschiedene Wellenlängen aufgespalten

Wenn die schnellen Radioblitze Materie passieren, wird das Licht in verschiedene Wellenlängen aufgespalten. Ähnlich wie bei Sonnenlicht, das auf ein Prisma trifft und in den Farben des Regenbogens strahlt. Anhand der Winkel zwischen den verschiedenen Wellenlängen lässt sich dann bestimmen, wie viel Materie sich in den Wolken oder Strukturen befindet, die von den Radioblitzen durchquert werden.

Die Verfolgung und Messung der Radioblitze ist allerdings alles andere als einfach, wie space.com schreibt. Denn dazu muss klar sein, wo sie entstanden sind und wie weit dieser Punkt von der Erde entfernt ist. Obwohl bisher schon tausende Radioblitze entdeckt worden sind, war eine solche Lokalisierung bisher nur bei rund 100 FRB möglich.

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Radioblitze zum Ursprung zurückverfolgen

Das Forschungsteam konnte immerhin 39 Radioblitze zu ihren Ursprungsgalaxien zurückverfolgen und für seine Untersuchungen verwenden. Dabei kamen das Deep Synoptic Array, ein Zusammenschluss von Radioteleskopen, sowie das Keck-Observatorium auf Hawaii und das Palomar-Observatorium in San Diego zum Einsatz.

Die besten Weltraumfotos des Jahres Quelle: Foto: Nasa

Laut den Ergebnissen der Forschung befinden sich etwa 76 Prozent der gewöhnlichen Materie des Universums im Raum zwischen den Galaxien. Weitere 15 Prozent sind in riesigen, diffusen Halos um Galaxien eingeschlossen. Die übrigen neun Prozent der Materie sind in den Galaxien konzentriert, in Form von Sternen sowie kaltem galaktischem Gas.

Korrektur: In einer früheren Version dieses Artikels haben wir die gefundene gewöhnliche Materie mit der Dunklen Materie in Verbindung gebracht. Wir haben die entsprechenden Stellen korrigiert und entschuldigen uns für den Fehler.

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Kommentare (5)

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Yersinia Pestis

„wie sich die Geschwindigkeit des Lichts verlangsamt“

So, so! Na, wenn das mal nicht einen Nobelpreis wert ist. SRT, ART und das Standardmodell der Teilchenphysik sowie das ksomologische Prinzip können auch gleich eingemottet werden. Donnerwetter!

Max Muster

Der Artikel ist leider irreführend: die Forschungsarbeit um die es hier geht hat nichts mit Dunkler Materie zu tun.
Es geht in der Arbeit um die Messung der Masse baryonischer Materie („normale“ Materie, also Protonen, Neutronen etc.) in den Leerräumen. Astronomen sprechen von bisher „fehlender Materie“, da die in Galaxien beobachtete Menge von baryonischer Materie nur einen Teil der nach aktuellen Modellen zu erwartender gesamten baryonischn Materie im Universum ausmacht. Die Bestimmung der Masse der baryonischen Materie in den Leerräumen schließt diese Lücke und scheint somit die „fehlende Materie“ zu sein.
Man hat den Eindruck der Autor hat weder den Abstract der Arbeit noch die verlinkten Artikel gelesen, die die Arbeit korrekt beschreiben.

Yersinia Pestis

Den Artikel als „irreführend“ zu bezeichnen, ist eine sehr freundliche Kritik. Wenigstens ist der Blödsinn mit der Dunklen Materie korrigiert worden. Doch weiterhin dürfen wir lesen, dass sich „das Licht verlangsamt“. Das zeigt erstens, dass der Autor des Artikels so viel von Physik versteht, wie eine Kuh vom Häkeln. Weiterhin scheint er aber auch des Englischen nicht mächtig oder hat die von ihm selbst zitierte Quelle inhaltlich nicht verstanden. Möglicherweise auch beides. In dem von ihm verlinkten Artikel auf science.org steht „interactions with electrons in the intergalactic gases preferentially slow down longer wavelengths“, was wörtlich übersetzt heißt: „…verlangsamen die Wellenlängen“. Da die Lichtgeschwindigkeit immer und in allen Bezugssystemen gleich ist, sich also gerade nicht verändert, kann dies sinngemäß nur so interpretiert werden, dass sich die Periodendauer der Wellen erhöht, in der Kosmologie auch als Rotverschiebung bezeichnet, aber natürlich nicht – zum dritten mal – die Geschwindigkeit des Lichtes abnimmt. Vielleicht sollte dem werten Herrn Brien mal jemand den Zusammenhang von Lichtgeschwindigkeit, Wellenlänge und Frequenz erklären. Vielleicht wäre es aber auch besser, er und das gesamte „Blatt“ widmeten sich zukünftig nur noch spannenden Geschichten über die Königshäuser der Welt.

Peter Sch.

Die Aussage mit „das Licht verlangsamt sich“ wird immer gerne als Analogie genommen. Nicht nur vom Autor, weil es halt anschaulich ist. Physikalisch eher ungenau.
c im Medium hat von aussen betrachtet nun mal eine andere Geschwindigkeit. Es kommt an den verschiedenen Grenzschichten im Medium zu Phasensprüngen, die sich konstruktiv überlagern. Diese Phasensprünge sind frequenzabhängig, dies ist die Dispersion die man überall sehen kann, Sonnenlicht/Prisma oder halt FRBs/Interstellares Gas.
Licht zwischen diesen Grenzschschichten breitet sich natürlich mit c aus.

https://youtu.be/KTzGBJPuJwM?feature=shared

In dem verlinkten Artikel, hier space.org, heißt es:
„As FRBs pass through matter, the light that comprises them is split into different wavelengths. This is just like what happens when sunlight passes through a prism and creates a rainbow diffraction pattern.

The angle of the separation of these different wavelengths can be used to determine how much matter lies in the clouds or structures that the FRBs pass through.“

Die kosmologische Rotverschiebung, aufgrund der Ausdehnung des Raumes selbst, muss natürlich herausgerechnet werden.

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