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VLT
Junge Galaxien und Dunkle Materie
von Stefan Deiters
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16. März 2006

Mit Hilfe des Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO haben Astronomen den Dunkelmaterie-Anteil in entfernten Galaxien gemessen. Danach scheinen die Galaxien schon vor sechs Milliarden Jahren einen gleich großen Anteil an Dunkler Materie gehabt zu haben wie die Galaxien heute. 40 Prozent der untersuchten Objekte hatten offenbar gerade eine Kollision überstanden.

Galaxienkollision

Kollision von Galaxien (künstlerische Darstellung) Bild: ESO

"Unsere Funde könnten darauf hindeuten, dass Kollisionen und Verschmelzungen sehr wichtig für die Entstehung und Entwicklung von Galaxien sind", so Francois Hammer vom Observatorium in Paris, einer der Leiter der Forschergruppe. Ziel der Arbeit der Wissenschaftler war es herauszufinden, wie aus den jungen Galaxien, die wir in vielen Milliarden Lichtjahren Entfernung sehen, die Galaxien werden, die wir im lokalen Universum beobachten. Insbesondere ging es dabei um die Rolle der Dunklen Materie.

"Dunkle Materie, die rund 25 Prozent des Universums ausmacht, ist eine einfache Art etwas zu beschreiben, was wir noch nicht verstehen", gesteht Hector Flores, ein weiterer Leiter des Teams. "Aus dem Rotationsverhalten von Galaxien können wir errechnen, dass es Dunkle Materie geben muss. Wäre sie nicht da, würden sich diese Objekte einfach auflösen."

So können Astronomen für Galaxien in unserer Nähe genau bestimmen, wie viel Dunkle Materie es in ihnen geben muss, damit sich ihr Rotationsverhalten erklären lässt. Der Anteil von Dunkler Materie scheint dabei einer gewissen Gesetzmäßigkeit zu folgen: Für jedes Kilogramm normaler Materie muss es rund 30 Kilogramm an Dunkler Materie geben. Da stellt sich natürlich die Frage, ob dieses Verhältnis nur für die heutige Zeit gilt oder aber, ob es schon im jungen Universum Gültigkeit hatte.

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Dies herauszufinden, ist aber gar nicht so leicht: Um die nötigen Daten zu beschaffen, muss nämlich das Rotationsverhalten entfernter Galaxien in verschiedenen Regionen der jeweiligen Galaxie gemessen werden, was mit bisherigen Instrumenten nahezu unmöglich war. Erst der Mulit-Objekt-Spektrograph GIRAFFE, der an der Very Large Telescope-Einheit Kueyen installiert ist, macht diese anspruchsvollen Messungen möglich: "GIRAFFE ist das einzige Instrument auf der Welt, das es ermöglicht, gleichzeitig das Licht von 15 Galaxien zu untersuchen, die in einem Himmelsbereich von etwa der Größe des Vollmondes verteilt sind", erläutert Teammitglied Mathieu Peuch die Vorteile des Spektrographen. "Jede der beobachteten Galaxien kann dann noch in verschiedene kleinere Bereiche unterteilt werden, für die gleichzeitig Spektren aufgenommen werden."

Auf diese Weise haben die Astronomen das Rotationsverhalten von Dutzenden Galaxien bestimmt. Zu ihrer großen Überraschung stellten sie dabei fest, dass 40 Prozent dieser Galaxien sich nicht im Gleichgewicht befanden, die Bewegung ihrer Sterne also gestört zu sein schien. Die Forscher deuten dies als Zeichen für eine vor kurzer Zeit stattgefundene Kollision, in welche die Galaxien verwickelt gewesen sein müssen. Betrachtet man aber nur die Galaxien, die sich offensichtlich im Gleichgewicht befinden, fanden die Wissenschaftler exakt das gleiche Verhältnis von Dunkler Materie zu Sternen, wie in den Galaxien in unserer Nähe. Dieses Verhältnis scheint sich also während der vergangenen sechs Milliarden Jahre nicht geändert zu haben.

Mit GIRAFFE gelangen den Forschern auch noch weitere detaillierte Einblicke in entfernte Galaxien: So konnten sie die Verteilung von Gas in den Galaxien bestimmen und entdeckten unter anderem, wie Gas aus einer Galaxie hinausströmt, in der gerade viele neue Sterne entstehen. Die Astronomen hoffen, dass es bald möglich sein wird, im Detail zu verfolgen, wie Galaxien langsam wachsen und zu dem werden, was wir heute sehen. Zudem sind die Messungen mit GIRAFFE ein Vorgeschmack darauf, was mit der nächsten Generation von Teleskopen möglich sein wird.

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