Kaum ein Astrophysiker zweifelt noch daran, daß es im Universum riesige Mengen an Dunkler Materie gibt. Durch ihre Schwerkraft haben sie vermutlich entscheidenden Einfluß auf die gesamte Entwicklung des Weltalls. Offen ist, ob die unsichtbare Materie aus Himmelskörpern wie Schwarzen Löchern besteht oder aus riesigen Wolken einer unbekannten Materieart. Auch ihren Anteil an der Gesamtmasse des Universums kennt man nicht. Immerhin gelang es jetzt einem internationalen Astronomenteam, eine Verteilungskarte der Dunklen Materie in einem ausgewählten Raumbereich anzufertigen. Yannick Mellier vom Astrophysikalischen Institut in Paris und seine Kollegen nutzten dazu den sogenannten Gravitationslinseneffekt. Nach Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie ist der Raum ein flexibles Gebilde, das sich um Materie herum verbiegt. Gerät ein Lichtstrahl in ein gekrümmtes Raumgebiet, wird er vom geraden Weg abgelenkt, ähnlich wie im Innern einer Linse. Durchläuft Licht einer entfernten Galaxie einen aus Tausenden von Galaxien bestehenden Haufen, wird es stark abgelenkt, und das Sternsystem erscheint von der Erde aus verzerrt. „Auf unverzerrten Himmelsaufnahmen wirken Galaxien wie zufällig verteilte Ellipsen, deren Symmetrieachsen keine bevorzugte Ausrichtung besitzen”, erklärt der an der Arbeit beteiligte Thomas Erben vom Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching. „Stehen die Galaxien aber hinter einem Haufen, so werden die elliptischen Bilder geringfügig gedreht, und zwar so, daß sie nahezu tangential das Haufenzentrum umgeben.” Nach diesem Effekt suchte das 13köpfige Forscherteam. Aus einer Ausrichtung der Galaxienbilder um die Haufen herum läßt sich nämlich auf die Menge und die räumliche Verteilung der Materie schließen, die dieses Muster erzeugt hat. Entscheidend an der Methode ist, daß sie auf alle Arten von Materie anspricht – gleichgültig, ob es sich um Sterne, Gasnebel oder Dunkle Materie handelt. Schon seit Jahren reizt die Astronomen die Idee, mit dieser Methode an das Problem Dunkle Materie heranzugehen. Realisieren ließ sie sich aber erst, als ausreichend empfindliche Detektoren mit einem großen Bildfeld zur Verfügung standen. Mellier und Kollegen nutzten für ihr Projekt zwei neue Kameras am kanadisch-französischen Teleskop auf dem Mauna Kea in Hawaii. Sie lichteten damit ein Himmelsfeld ab, das etwa zehnmal so groß ist wie die Vollmondfläche. Ein spezielles Computerprogramm identifizierte darauf fast 200000 Galaxien und ermittelte ihre Orientierung. Dabei stellte sich heraus, daß tatsächlich um viele Himmelspunkte herum die Galaxien in bestimmte Richtungen weisen. Aus diesem Muster berechnete der Computer die Verteilung der Dunklen Materie. Demnach ist diese ebenso wie die Galaxien in den Haufen konzentriert, steuert aber insgesamt einige dutzendmal mehr Materie bei als die Sterne. Aus den neuen Meßwerten schließen die Kosmologen, daß die Schwerkraft der im Universum vorhandenen Materie nicht ausreicht, um die Expansion des Raums aufzuhalten. Sie sprechen vielmehr dafür, daß sich das Weltall derzeit beschleunigt ausdehnt und bis in alle Ewigkeit weiter expandieren wird.
Thomas Bührke
