Galaxien: Inseln in einem Meer aus dunkler Energie?

Computersimulationen liefern Hinweise auf widerstreitende Kräfte zwischen Galaxien. Der leere Raum zwischen den Galaxien ist demnach gar nicht so leer.

Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: Universität Washington.

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Ein Supercomputer-produziertes Schnittbild zeigt Galaxien als helle Punkte entlang Materiefäden, mit einem Meer von dunkler Energie zwischen den galaktischen Inseln (zum Vergrößern anklicken).
(Bild: James Wadsley, McMaster University, Hamilton, Ontario)

Astrophysiker haben in den letzten Jahren Hinweise auf eine Kraft gefunden, die sie dunkle Energie nennen. Diese Hinweise stammen aus Beobachtungen von den äußersten Grenzen des Universums, Milliarden Lichtjahre weit entfernt.

Nun hat ein internationales Forscherteam Daten aus leistungsfähigen Computermodellen, unterstützt durch Beobachtungen mit dem Hubble-Teleskop, dazu benutzt, Hinweise auf dunkle Energie in unserer eigenen kosmischen Nachbarschaft zu finden.

Die Daten zeichnen ein Bild des Unversums als einem virtuellen Meer aus dunkler Energie, mit Milliarden von Galaxien wie Inseln, die aus diesem Meer ragen, sagte Fabio Governato, Astronomieprofessor an der Universität Washington und Forscher am italienischen Nationalinstitut für Astrophysik.

Schon 1929 demonstrierte Edwin Hubble, dass Galaxien sich voneinander weg bewegen, was die Theorie stützte, dass das Universum seit dem Big Bang expandiert. 1999 berichteten Kosmologen von Hinweisen, dass eine ungewöhnliche Kraft, genannt dunkle Energie, die Ursache dafür zu sein scheint, dass sich diese Expansion noch beschleunigt.

Allerdings ist diese Expansion langsamer als sie sein könnte, wegen der Schwerkraft, mit der die Galaxien aneinander zerren. Eine Schlacht tobt zwischen der Anziehungskraft der Gravitation und der Abstoßungskraft der dunklen Energie, und Kosmologen rätseln, ob die Expansion ewig dauern wird oder ob das Universum mit einem “Big Crunch”, einem “Großen Krachen” kollabieren wird.

1997 entwarf Governato ein Computermodell, um die Entwicklung des Universums vom Big Bang bis zur Gegenwart zu simulieren. Seine Forschungsgruppe fand heraus, dass das Modell nicht die sanfte Expansion nachvollziehen konnte, die zwischen Galaxien rund um unsere Milchstraße beobachtet worden war. Tatsächlich produzierte das Modell Abweichungen von einer rein radialen Expansion, die drei- bis siebenmal so hoch waren wie die, die tatsächlich beobachtet wurden, sagte Governato.

“Die beobachtete Bewegung war klein, und wir konnten sie nicht nachvollziehen ohne die Präsenz von dunkler Energie”, sagte er. “Als wir dunkle Energie hinzufügten, erhielten wir perfekte Übereinstimmung.”

Governato ist einer von drei Autoren eines Artikels, der die Arbeit beschreibt, bestimmt zur Veröffentlichung in den “Monthly Notices” der Royal Astronomical Society, einem astronomischen Journal in England. Ko-Autoren sind Andrea Maccio von der Universität Zürich und Cathy Horellou von der Chalmers-Universität in Schweden.

Die Autoren, Teil eines internationalen Teams namens N-Body Shop, betrieben Simulationen auf leistungsstarken Supercomputern in Italien und Alaska. Ihre Befunde liefern Hinweise auf ein Meer aus dunkler Energie, das die Galaxien umgibt.

“Wir studierten die Eigenschaften von Galaxien nahe der Milchstraße, anstelle Milliarden Lichtjahre weit weg zu schauen”, sagte Governato. “Es ist wie von Seattle nach Portland/Oregon zu reisen, anstelle von Seattle nach New York, um die Erdkrümmung zu messen.”

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