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22. Februar 2007:
Unsere Galaxie ist schwerer als es aussieht, und es sind
nicht unbedingt Eis oder zuviele Kekse, die für das extra
Gewicht verantwortlich sind -- es ist "Dunkle Materie."
Dunkle Materie ist eines der größten Geheimnisse in der
modernen Astronomie. Wissenschaftler nutzen den Ausdruck als
Oberbegriff für alles unsichtbare "Schwere" im Universum.
Astronmen glauben derzeit, dass es 2 Komponenten der dunklen
Materie gibt. Ein Teil der dunklen Materie besteht aus
exotischen Materialien, die sich von den Teilchen
unterscheiden, welche die Welt um uns herum bilden. Der
andere Teil besteht aus Himmelskörpern -- wie Planeten,
Schwarzen Löchern oder verhinderten Sternen -- die kein Licht
produzieren und zu Lichtschwach sind, um von der Erde aus
gesehen werden zu können.
Bild Rechts: Konzept eines
Künstlers von einem Planeten um einen Zwergstern der M-Klasse
herum. Credit: NASA (Mehr)
Astronomen vermuten, dass das meiste Gewicht unserer Galaxie
und des Universums, dunkle Materie ist. Fast ein Jahrhundert
lang durchkämmten sie die Milchstrasse nach exotischer
dunkler Materie und dunklen Himmelsobjekten, in der Hoffnung
das fehlende Gewicht zu finden.
Nun zeigt sich, dass NASA's Spitzer Space Teleskop
vielleicht in der Lage sein wird, eine wichtige Rolle bei
der Identifizierung von "unsichtbaren" Himmelskörpern zu
spielen, die unsere Galaxie gewichtig machen.
MACHOs
Astronomen bezeichnen dunkle Himmelskörper, wie unentdeckte
Planeten, Schwarze Löcher und verhinderte Sterne, als
"massive compact halo objects", oder MACHOs, weil sie sich
in entlegenden Gebieten, oder Halos, der Galaxien befinden.
Vor fast einer Dekade durchkämmte ein Team von Astronomen
den Halo unserer Galaxie nach dunklen Himmelskörpern. Sie
nannten ihr Projekt MACHO, nach den dunklen Objekten die sie suchten -- und mit Teleskopen auf dem Boden in der
Lage waren 17 von ihnen zu finden. Die Technik zu dieser
Zeit war allerdings nicht empfindlich genug um den
Wissenscahftlern aufzuzeigen, was diese Objekte waren.
In einer Folgeuntersuchung nutzte der Student Nitya
Kallivayalil vom Harvard-Smithsonian Center for
Astrophysics, Boston, Mass., Spitzer´s empfindliche Augen um
sich zwei der vorher entdeckten MACHOs genauer anzuschauen
und identifizierte sie als mickrige Sterne, genannt M-Zwerge.
Solche Sterne sind etwa 4.000 Mal dunkler als unsere Sonne
und können nicht mit dem bloßen Auge gesehen werden. Dies
war das erste Mal, dass eine der vorher entdeckten Quellen
identifiziert werden konnte.
"Dies ist eine wirklich aufregende Entdeckung," sagt
Kallivayalil, dessen Artikel über die Entdeckung in der
Dezember 2006 Ausgabe der Astrophysical Journal Letters
veröffentlicht wurde.
Obwohl MACHOs für die meisten Teleskope nicht sichtbar sind,
hat das Team sie zuerst durch eine Technik, genannt "Gravitational
Microlensing," entdeckt. Alles im Universum mit einer
Masse hat Gravitation. Je schwerer ein Objekt, umso mehr
Gravitation übt es aus. Gravitation ist hilfreich,
unsichtbare MACHOs zu identifizieren, da sie den Raum um das
Objekt krümmt.
Wenn die MACHOs vor einem entfernten Stern herfliegen, reist
das Licht des Sterns durch den gekrümmten Raum und wird
verstärkt. Indem Astronomen nach verstärktem Licht von
Sternen suchen, können sie MACHOs entdecken.
Nachdem der Ort des MACHOs bekannt ist, können Astronomen
Spitzer´s Infrarotaugen nutzen, um Hitze von dem Objekt
aufzufangen und zu identifizieren. Kallivayalil nutzte
Spitzer um die MACHOs LMC-5 und LMC-20, als kleine, schwach
leuchtende M-Zwergsterne zu identifizeren.
"Es ist wichtig zu wissen, was MACHOs sind und wie sie
an der dunklen Materie in der Milchstrasse beteiligt sind,"
sagt Kallivayalil, der derzeit Daten aus den Beobachtungen
der 15 weiteren MACHO Quellen analysiert, die mit Spitzer
aufgezeichnet wurden.
Wiegen der Milchstrasse
Es gibt zwei Arten, die normalerweise von Astronomen genutzt
werden, um das Gewicht einer Galaxie zu bestimmen. Eine
Möglichkeit ist, die Helligkeit der Galaxie in Masse
umzurechnen. Die andere Möglichkeit besteht darin, die
Bewegungen der Sterne in einer Galaxie zu verfolgen.
Alles im Universum bewegt sich. In unserer Galaxie bewegt
sich die Erde um die Sonne, und die Sonne bewegt sich um das
Zentrum der Galaxie. Indem man mißt, wie schnell sich die
Sterne am Rand der Galaxie bewegen, können Astronomen das
Gewicht der Galaxie berechnen. Je schneller sich die Sterne
am Rand bewegen, umso schwerer ist die Galaxie.
Probleme tauchten auf, als Astronomen im 20. Jahrhundert die
Ergebnisse dieser beiden Berechnungen, für viele Galaxin,
miteinander verglichen -- sie bemerkten, dass die Zahlen
oftmals nicht übereinstimmten. Die Berechnungen mittels der
Helligkeit ergaben leichtere Galaxien, als die Berechnungen
der Bewegungen der Sterne.
Da beide Methoden sich als erforlgreich herausstellten, um
das Gewicht eines Objekts zu bestimmen, schlossen die
Astronomen daraus, dass es mehr in einer Galaxie geben muss
als nur die hellen Objekte. Sie verwiesen auf die
unsichtbaren Objekte indem sie den Begiff "Dunkle Materie"
einführten.
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Credit:
Spitzer
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