Wo versteckt das Universum seine fehlende Masse?

Schwarz macht schlank, sagt man ja gern. Diesen Trick nutzt anscheinend auch das Universum. Jedenfalls sieht es für die Astronomen deutlich schlanker aus, als es in Wirklichkeit ist. Beim Urknall wurde, das lässt sich ausrechnen, eine bestimmter Betrag an Materie freigesetzt (die Rede ist hier nur von gewöhnlicher, nicht von Dunkler Materie). Zählt man aber alles zusammen, was heute am Himmel zu sehen ist, kommen die Astronomen nur auf zwei Drittel dieses Betrags.

Wo versteckt das Universum das restliche Drittel? Dieses „Missing Baryon Problem“ ist eine wichtige Frage, verrät sie doch einiges über die Struktur des Alls. Und bevor wir nach Dunkler Materie suchen, sollten wir dann nicht zumindest ein komplettes Inventar normaler Materie besitzen?

Es gibt einen im Wortsinn heißen Kandidaten für die fehlende Baryonen: Sie könnten in gigantischen Filamenten aus warmem (bis 100.000 Kelvin) und heißem (über 100.000 Kelvin) Gas zwischen den Galaxien verteilt sein. Diese Strukturen nennen die Astronomen das „warm-heiße intergalaktische Medium“. Diese Materiestränge, die das All durchziehen, sind für optische Teleskope unsichtbar.

Im ultravioletten Bereich kann man sie entdecken, aber noch nicht unbedingt wiegen. Dazu braucht man einen Trick, den jetzt Astronomen mit dem auf den Röntgenbereich spezialisierten Weltraumteleskop Chandra eingesetzt haben. Sie haben den im Röntgenbereich sehr hellen, 3,5 Milliarden Lichtjahre entfernten Quasar H1821+643 beobachtet. Wenn dessen Licht Filamente der WHIM durchquert (insgesamt trifft es auf seinem Weg auf die Erde auf 17 Filamente), so die Idee, müsste sich das auf das Röntgenlicht auswirken, indem ein Teil des Spektrums absorbiert wird. Und tatsächlich: die Astronomen fanden eine Absorptionslinie von Sauerstoff, der sich in einem eine Million Kelvin heißen Gas befinden muss. Aus dem Betrag der Abschwächung lässt sich die Dichte des Gases ermitteln. Hochgerechnet auf alle Elemente ergibt sich daraus eine Dichte, die der des fehlenden Drittels der normalen Materie entspricht.

Der Weg des Röntgenlichts vom Quasar zu Chandra (Illustration: Springel et al. (2005); Spectrum: NASA/CXC/CfA/Kovács et al.)

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