Kosmologie

Unerwartete Bewegung ferner Galaxienhaufen

Eine rätselhafte Strömung ganzer Galaxienhaufen haben amerikanische Astronomen mit Hilfe der Daten der kosmischen Hintergrundstrahlung in den Tiefen des Kosmos entdeckt. Da innerhalb des überschaubaren keine hinreichend große Masse bekannt ist, deren Schwerkraftwirkung zur Erklärung dieser Strömung herangezogen werden könnte, vermuten die Forscher den dafür verantwortlichen großen Attraktor jenseits des kosmologischen Horizonts.
Das Bild zeigt die WMAP-Daten und - weiß - die Positionen der vermessenen Galaxienhaufen, die sich alle in Richtung auf die pinkfarbene Ellipse (eine Region zwischen den Sternbildern Centaurus und Vela am Südhimmel) bewegen

Das Bild zeigt die WMAP-Daten und - weiß - die Positionen der vermessenen Galaxienhaufen, die sich alle in Richtung auf die pinkfarbene Ellipse (eine Region zwischen den Sternbildern Centaurus und Vela am Südhimmel) bewegen

Einheitliche Strömungsgeschwindigkeit

Grundlage für die Entdeckung ist eine Wechselwirkung zwischen den Photonen der kosmischen Hintergrundstrahlung und dem sehr heißen Gas, das die gewaltigen Räume zwischen den Galaxien eines Galaxienhaufen erfüllt: Die freien Elektronen in diesem heißen Gas übertragen einen Teil ihrer Energie an vorbeifliegende Photonen der kosmischen Hintergrundstrahlung und ändern so deren Gesamtspektrum in Blickrichtung zum Galaxienhaufen. Hinzu kommt eine weitere, deutlich schwächere Verschiebung, die sich aus der Eigengeschwindigkeit der Galaxienhaufen relativ zur allgemeinen Hubble-Expansion des Universums ergibt. Erst diese als kinematischer Sunjajev-Seldowitsch-Effekt bezeichnete zusätzliche Energieänderung der Photonen verriet die einheitliche Strömungsgeschwindigkeit der Galaxienhaufen.

Untersuchung an 700 Galaxienhaufen

Aus der Untersuchung von 700 Galaxienhaufen bis in eine Entfernung von sechs Milliarden Lichtjahren konnten die Forscher eine Strömungsgeschwindigkeit dieser Haufen von rund 3,6 Millionen Kilometer pro Stunde relativ zur allgemeinen Expansionsbewegung des Universums ableiten, und diese Geschwindigkeit ist über einen Entfernungsbereich von mehr als 1 Milliarde Lichtjahren konstant.

Wenn sich der Verdacht der Forscher bestätigt, wäre dies ein erster Hinweis auf gewaltige Materieansammlungen jenseits des kosmologischen Horizontes. Diese scheinbare Grenze ergibt sich aus der Tatsache, dass man an jeder Stelle im Kosmos immer nur maximal so weit hinausblicken kann, wie die elektromagnetische Strahlung seit der Freisetzung der kosmischen Hintergrundstrahlung rund 300 000 Jahre nach dem Urknall zurücklegen konnte. Geht man von einem Urknall vor etwa 13,7 Milliarden Jahren aus, liegt der Horizont entsprechend weit von uns entfernt. Er entspricht aber nicht dem „Rand“ des Universums, da das Standardmodell der Kosmologen unmittelbar nach dem Urknall eine inflationäre Phase der Expansion annimmt. Dadurch dürfte der Kosmos wesentlich größer geworden sein, so dass wir nur einen – vermutlich extrem winzigen – Ausschnitt des Weltalls überblicken.

Hermann-Michael Hahn ist Wissenschaftsjournalist und Buchautor in Köln