Wir können es nicht sehen, aber wir wissen, dass es da ist: Das Geheimnis der Dunklen Materie beschäftigt Astronomen seit den 1930er Jahren. Wir wissen, dass gewöhnliche Materie nur 5 % von allem, was im Universum existiert, ausmacht, wobei die restlichen 68 % aus dunkler Energie und 27 % aus dunkler Materie bestehen. Aber die genaue Natur dieser Materie und Energie bleibt umstritten.
Um mehr zu erfahren, hat ein Projekt namens Dark Energy Survey (DES) mehr als 226 Millionen Galaxien beobachtet, die ein Achtel des Himmels bedecken, und sammelt Daten, die die bisher genauesten Messungen darüber liefern, woraus das Universum besteht und wie es ist it erweitern. Die Daten aus den ersten drei Jahren des Projekts werden nun in 29 neuen wissenschaftlichen Arbeiten veröffentlicht.
„Der größte Teil der Materie im Universum ist dunkle Materie“, erklärte der Co-Leitautor einer der Studien Niall Jeffrey von der École Normale Supérieure und dem University College London. „Es ist ein wahres Wunder, einen Blick auf diese riesigen, versteckten Strukturen über einem großen Teil des Nachthimmels zu erhaschen. Diese Strukturen werden anhand der verzerrten Formen von Hunderten Millionen entfernter Galaxien mit Fotografien der Dark Energy Camera in Chile enthüllt.“
Jeffreys Gruppe analysierte die DES-Daten mit Methoden der künstlichen Intelligenz, um eine Karte der dunklen Materie von der Südhalbkugel aus zu erstellen. Die endgültige Karte deckt etwa ein Viertel des Himmels ab, der von dieser Hemisphäre aus gesehen wird:
„In unserer Karte, die hauptsächlich dunkle Materie zeigt, sehen wir ein ähnliches Muster wie nur bei sichtbarer Materie – eine netzartige Struktur mit dichten Materieklumpen, die durch große leere Hohlräume getrennt sind“, erklärte Jeffrey. „Die Beobachtung dieser kosmischen Strukturen kann uns helfen, grundlegende Fragen zum Universum zu beantworten.“
Die Forscher konnten die dunkle Materie kartieren, indem sie die Art und Weise sahen, wie ihre Schwerkraft das Licht verzerrt, in einer Technik namens Gravitationslinseneffekt. Aus diesen Verzerrungen konnten sie abschätzen, wie viel Dunkle Materie in einer bestimmten Region vorhanden sein muss. Diese Arbeit verflacht das 3D-Universum zu einer 2D-Karte und so wollen die Forscher für die nächste Untersuchungsphase eine 3D-Ansicht der Dunklen Materie aufbauen.
Die von DES gesammelten Daten können uns auch über die großen Fragen der Kosmologie Auskunft geben, etwa wie das Universum nach dem Urknall gewachsen ist und wie „glatt“ das Universum ist – also wie viel Materie zusammenklumpt. Tatsächlich scheint die vom Projekt berechnete Glätte etwas von dem abzuweichen, was aktuelle Modelle vorhergesagt hätten. Die Forscher des Projekts sagen, dass sie mehr Daten sammeln wollen, um zu verstehen, ob es einen Unterschied in der Glätte zwischen der DES-Untersuchung und der Analyse der übrig gebliebenen Strahlung des Urknalls gibt, die als kosmischer Mikrowellenhintergrund (CMB) bezeichnet wird.
“Es wäre sehr aufregend, Widersprüche zwischen Galaxienuntersuchungen wie DES und Analysen des CMB zu finden, da sie Hinweise auf neue Physik liefern würden”, sagte Pablo Lemos, Co-Autor eines anderen Papiers. „Dieser beobachtete Unterschied in der Anhäufung von Materie könnte ein solcher Widerspruch sein, aber wir werden mehr Daten brauchen, um ihn zu bestätigen.“
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