Dunkle Materie und Dunkle Energie haben Zuwachs bekommen: jetzt gibt es auch einen “dark flow” – eine Dunkle Strömung.

Alexander Kashlinsky vom Goddard Space Flight Center der NASA und seine Kollegen aus den USA und Spanien haben vor kurzem eine Arbeit im Astrophysical Journal veröffentlicht: “A Measurement of Large-Scale Peculiar Velocities of Clusters of Galaxies: Results and Cosmological Implications“. Sie haben ausgehend von den Daten des Satelliten WMAP die Bewegung von weit entfernten Galaxienhaufen gemessen.

“Die Haufen zeigen eine kleine aber messbare Geschwindigkeit die unabhängig von der Ausdehung des Universums ist und sich auch nicht ändert je weiter die Haufen entfernt sind. Wir hätten nicht damit gerechnet so etwas zu finden.”

meint Alexander Kashlinsky.

Die Verteilung der Materie im beobachtbaren Universum kann diese Eigenbewegung der Galaxienhaufen nicht erklären. Aber was ist dann die Ursache? Die große Ausdehnung dieser “dunklen Strömung” – auch Galaxien in Milliarden Lichtjahren Entfernung sind davon betroffen – ist für Kashlinsky ein Hinweis darauf dass sie sich auch hinter die Grenze des beobachtbaren Universums erstreckt.

Den der Bereich des Universums den wir mit unseren Teleskopen beobachten können ist vermutlich noch lange nicht alles. Das Licht weit entfernter Objekte muss ja erst einmal zu uns auf die Erde gelangen damit wir sie überhaupt sehen können. Je weiter ein Objekt entfernt ist, desto länger dauert es. Unser Universum ist “erst” 13,73 Milliarden Jahre alt: ist eine Galaxie also weiter entfernt als 13,73 Milliarden Lichtjahre dann hatte das Licht noch keine Zeit uns zu erreichen.

Die aktuellen Beobachtungen von Kashlinsky und seinen Mitarbeitern sind ein Hinweis darauf, dass kurz nach dem Urknall tatsächlich eine sogenannte “inflationäre Phase” stattgefunden hat wie sie von den kosmologischen Modellen vorhergesagt hat. Damals dehnte sich das Universum für eine kurze Zeit extrem schnell aus – schneller als die Lichtgeschwindigkeit (diese superluminare Expansion verletzt übrigens nicht die Relativitätstheorie). Deswegen gibt es auch heute noch Bereiche im Universum die so weit entfernt sind dass das Licht von dort keine Zeit hatte um bis zu uns zu gelangen.

Kashlinsky vermutet nun, dass die dunkle Strömung durch den gravitativen Einfluss von Materie verursacht wird, die hinter den Grenzen des von uns beobachtbaren Universums liegt. Wenn das stimmt, wäre das natürlich eine großartige Sache! Aus Messungen wie sie Kashlinsky und seine Kollegen durchgeführt haben könnte man dann nämlich Informationen über den Zustand des Universums vor der inflationären Phase ableiten!

Deswegen wird im Moment auch daran gearbeitet die Meßmethoden zu verbessern und die Ergebnisse genauer zu machen. Danach sollen umfangreichere Untersuchungen der dunklen Strömung folgen. Faszinierende Sache!

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WMAP-Bild der kosmischen Hintergrundstrahlung im Universum. Die Galaxienhaufen bewegen sich in Richtung der violetten Ellipse (Bild: NASA/WMAP/Kashlinsky et al.)

Kommentare (20)

  1. #1 Metatron
    3. Oktober 2008

    @Florian “Deswegen gibt es auch heute noch Bereiche im Universum die so weit entfernt sind dass das Licht von dort keine Zeit hatte um bis zu uns zu gelangen.”

    Diese “Inflationäre Phase” war ja recht kurz (10 hoch minus irgendwas Sekunden). Dann können diese Bereiche doch nicht groß sein – oder?

  2. #2 florian
    3. Oktober 2008

    @Metatron: Ich muss sagen dass ich kein Experte für Kosmologie bin. Aber zur damaligen Zeit war das Universum selbst noch winzig klein. Und der Zuwachs war selbst in dieser kurzen Zeit enorm groß. Und danach hatten diese Bereiche genug Zeit sich auszudehnen. Ich weiß nicht wie hier die aktuelle Forschung aussieht (genau kann man es ja auch schwer sagen). Ich glaube mich zu erinnern mal was von 78 bzw. 93 Milliarden Lichtjahren Durchmesser für das gesamte Universum gelesen zu haben. Wikipedia hat einen netten Artikel in dem die verschiedenen Größenangaben erklärt werden.

  3. #3 florian
    3. Oktober 2008

    @Metatron: Hmm – die Entfernungsangaben in der Kosmologie scheinen doch ein wenig kniffliger zu sein. Man vergleicht hier ja nicht nur Punkte an verschiedenen Orten sondern eigentlich auch zu verschiedenen Zeiten. Und in der Zwischenzeit hat sich das Universum ja ausgedehnt. Ich werd mal ein bisschen recherchieren – vielleicht finde ich da noch was halbwegs verläßliches zur eigentlichen Größe.

  4. #4 Metatron
    3. Oktober 2008

    Aber wie passt das zusammen – Durchmesser 78 Millarden Lichtjahre – Alter 13,7 Millarden Lichtjahre? Wie sicher ist diese Durchmesserangabe?

  5. #5 florian
    3. Oktober 2008

    @Metatron: Diese Frage wird hier gut beantwortet. Das liegt daran dass sich das Universum in der Zwischenzeit ausgedehnt hat.

  6. #6 Metatron
    3. Oktober 2008

    @Florian: Danke für die Antwort – ok – is ja auch irgendwie logisch…
    da hät ich auch selber drauf kommen können…

  7. #7 Christopher
    4. Oktober 2008

    @florian: das Universum wäre mit Inflation sogar deutlich größer! ich glaube ich habe mal so was von einen Faktor von 10^500 gelesen! Der Duchmesser von 90 Gly geht auf die Kosmologie ohne Inflation zurück.

    Zu dem Text:

    Aber wie kann man denn sagen, dass die Materie hinter der Grenze des sichtbaren Universums für diese Strömung verantwortlich ist, wenn sich doch die Gravitation auch nur mit Lichtgeschwindigkeit fortpflanzen kann?

  8. #8 Ludmila
    4. Oktober 2008

    @Christopher: Ich denke mir das so. (Bitte schlagen, falls ich mich irren sollte!) Wir sehen nur die Matere am Rand des sichtbaren Bereiches, sozusagen am Horizont. Für diese Materie am Horizont, die wir gerade noch sehen können, gilt aber ein ganz anderer Blickwinkel. Sie sieht auch die Dinge, die für uns hinter dem Horizont liegen, einfach weil sie viel näher dran ist als wir. Da wir sehen, dass diese Materie am Horizont auf irgendetwas reagiert, was nur dahinter liegen kann, können wir daraus Rückschlüsse ziehen – auch wenn wir keine Chancen haben sie direkt zu sehen. eine kosmische Flaschenpost sozusagen.

    Also ich finde das ziemlich cool 😉

  9. #9 florian
    4. Oktober 2008

    @Christopher: Also ich würde das auch so erklären wie Ludmila – das klingt zumindest vernünftig. Aber vielleicht liest ja noch ein Kosmologie-Experte mit?

  10. #10 gesternwarheutenochmorgen
    4. Oktober 2008

    Interessant worüber Ihr miteinander nachdenkt. Darf ich ein paar naive Fragen, mit denen ich in Eurem Blog gelandet bin, loswerden und eine Antwort erbitten?

    Gibt es Informationen darüber, an welchem Ort unseres Universums der Urknall stattgefunden haben muß? Läßt sich unsere derzeitige Position relativ dazu verorten? Können wir unterschiedliche Entfernungen (oder Geschwindigkeiten?) zum Rand des Universums messen? Könnte man eine mittlerweile weitenfernte Raumsonde (Voyager) zur Bezugsmessung heranziehen?

    Danke im Voraus, falls sich einer zu einer Antwort hinreißen läßt.

  11. #11 Ludmila
    4. Oktober 2008

    @gesternwarheute…: Gibt es Informationen darüber, an welchem Ort unseres Universums der Urknall stattgefunden haben muß?

    Hmm, im Urknall wurde alles um uns erschaffen inklusive Raum und Zeit. Die Antwort lautet also: Überall. Die Mikrowellenhintergrundstrahlung ist z.B. ein Restglühen des Urknalls und wo ist sie zu finden? Du kannst es Dir denken! Überall. In den Zeiten als nachts mal TV-Sender gar nichts sendeten (lang, lang ist’s her), konnte man dieses Rauschen sogar sehen.

    Können wir unterschiedliche Entfernungen (oder Geschwindigkeiten?) zum Rand des Universums messen. Ja, dafür benutzt man so genannte Standardkerzen. Insbesondere einen speziellen Supernova-Typ, der sehr regelmäßig abläuft.

    Könnte man eine mittlerweile weitenfernte Raumsonde (Voyager) zur Bezugsmessung heranziehen?
    Nein. Das Weltall ist riesig, unglaublich groß, unvorstellbar unglaublich verdammt, verdammt groß. Und Voyager hat gerade mal den Rand unseres Sonnensystems erreicht. Du kannst nicht mit etwas, dass gerade an Deiner Türschwelle steht, die gesamte Erde vermessen.

  12. #12 florian
    4. Oktober 2008

    @gesternwarheutenochmorgen: Man darf den Urknall nicht mit einer gewöhnlichen Explosion verwechseln. Es gibt da keinen Punkt im Raum wo der Urknall “passiert” ist.
    Das ganze ist ein bisschen schwer vorstellbar. Man probiert meistens das mit der Luftballonanalogie zu erklären: Stell dir vor unser Universum entspricht der Oberfläche eines Luftballons. Wenn man auf diesen Luftballon jede Menge Punkte aufmalt und ihn dann aufbläst, dann wird sich jeder Punkt von jedem anderen Punkt entfernen. Egal welcher dieser Punkte unserer Erde entspricht: es wird immer so aussehen als würden sich alle anderen Punkten von ihm wegbewegen. Das “Zentrum” würde dann im Inneren des Ballons liegen – also quasi “außerhalb” des Universums.
    Hier ist das auch noch mal erklärt worden; mit Grafiken.

  13. #13 gesternwarheutenochmorgen
    4. Oktober 2008

    @Ludmila & florian:

    Vielen Dank für die aus Eurer Sicht sicher stark vereinfachten Erklärungsversuche. Für mich liegt leider schon das hinter der verstehbaren Grenze… Die Grafiken versuche ich nachzvollziehen.

    Einen schönen Abend!

  14. #14 EOFRIN
    10. Januar 2009

    hallo an alle und erst einmahl ein schönes neuhes jahr ich habe da mahl eine frage !!

    klingt etwas dof ich weis aber wist ihr zufäliger weise ob es auf dem mars auch vulkane gibt oder einnen änlichen planeten auf den das zu trift ?? will euch ja nicht belästigen aber ich weis nicht wen ich sonst fragen sol kann auch sein das es diesen fieleicht mahl gab jetzt aber nicht mher ähm ja also wiest ihr was darüber ??

  15. #15 Florian Freistetter
    11. Januar 2009

    @EOFRIN: Ist zwar hier nicht ganz der richtige Platz, aber bitte: Vulkane gibt es auf dem Mars (dort steht mit Olympus Mons auch der größte im ganzen Sonnensystem), auf der Venus, auf dem Jupitermond Io (dort sind sie sogar noch aktiv!). Dann gibts noch Eisvulkane auf Enceladus (Mond des Saturn) und Triton (Mond des Neptun). Und wahrscheinlich noch an ein paar anderen Stellen, die mir im Moment nicht einfallen 😉

  16. #16 Cooper
    10. September 2011

    Hallo,
    wenn ich das mit der dunklen Materie und Energie richtig verstehe werden die doch benötigt um die beschleunigte Expansion des Universums zu erklären. Wenn es aber evtl. im für uns noch nicht sichtbarem Bereich des Universums so gigantische Massen gibt das sie das “halbe Universum” anziehen, benötigt man den dann die dunkle Energie/Materie überhaupt als “Notlösung”. Wären nicht evtl. noch verborgene Masseansammlungen eine viel elegantere Erklärung? Ich habe so den Eindruck das die dunkle Enrgie und Materie nur “erfunden” wurden weil man sich das ganze sonst nicht erklären konnte.

    Gruß
    Cooper

  17. #17 Wurgl
    10. September 2011

    Dunkle Materie wird (unter anderem) benötigt um die Eigendrehung der Galaxien zu erklären. Die drehen sich nämlich zu schnell und würden ohne diese Zutat durch die “Fliehkraft” auseinander fliegen.

    Dunkle Materie wiederum wird benötigt um die Expansion des Weltalls zu erklären. Diese beschleunigt sich offenbar. Und da keine Abstoßende Kraft bekannt ist, die diese Beschleunigung der Expansion erklären kann, ist die Dunkle Energie ins Spiel gekommen.

  18. #18 Rolando
    Bern
    21. November 2014

    Wie kann eine Galaxie weiter als 13,7 Milliarden Lichtjahre entfernt sein, wenn das Universum selbst “nur” 13,7 Milliarden Jahre alt ist.
    Die ersten Galaxien bildeten sich ja erst Millionen von Jahren nach dem Urknall.
    380’000 Jahre nach dem Urknall entstand die kosmische Hintergrundstrahlung da das Univesum 3000 Kelvin erreichte und somit die Atome entstehen konnten und der Raum durchsichtig wurde.

  19. #19 Florian Freistetter
    21. November 2014

    @Rolando: “Wie kann eine Galaxie weiter als 13,7 Milliarden Lichtjahre entfernt sein, wenn das Universum selbst “nur” 13,7 Milliarden Jahre alt ist.”

    Siehe dazu diesen Artikel: http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2012/01/03/die-rotverschiebung-und-die-vielen-entfernungen-der-kosmologie/ Die Sache mit den Entfernungen ist bei kosmologischen Distanzen ein wenig kompliziert.

  20. #20 Alderamin
    21. November 2014

    @Rolando

    Steht doch oben im Text:

    Damals dehnte sich das Universum für eine kurze Zeit extrem schnell aus – schneller als die Lichtgeschwindigkeit (diese superluminare Expansion verletzt übrigens nicht die Relativitätstheorie).

    Im übrigen gilt auch heute noch, dass Galaxien, die jenseits des kosmologischen Horizonts liegen, sich schneller als das Licht von uns entfernen (was so formuliert nicht ganz korrekt ist; korrekt gesagt wächst der Raum zwischen ihnen und uns um einen bestimmten Längenfaktor pro Zeiteinheit, der multipliziert mit der Entfernung eine scheinbare Geschwindigkeit von mehr als Lichtgeschwindigkeit ergibt; es bewegt sich da tatsächlich gar nichts, deswegen wird auch die Relativitätstheorie nicht verletzt). Tatsächlich ist es sogar so, dass Galaxien, die wir mit Teleskopen noch fotografieren können, weil ihr Licht aus der Frühzeit des Universums uns heute erreicht, mittlerweile schon so weit entfernt sind, dass sie sich heute mit mehr als Lichtgeschwindigkeit von uns entfernen.

    Außerdem ist nicht sicher, ob das ganze Universum wirklich in einem Punkt begonnen hat, oder ob es zu Beginn schon unendlich groß war und lediglich jedes Anfangsvolumen um einen riesigen Faktor angewachsen ist. Dann ist es immer noch unendlich groß, trotz des endlichen Alters.