Wissenschaftler haben die Menge der Materie im Universum genau berechnet
Eines der wichtigsten Ziele in der Astronomie ist die genaue Messung der Gesamtmenge der Materie im Universum. Dies ist selbst für die fortgeschrittensten Mathematiker eine sehr schwierige Aufgabe. Ein Team von Wissenschaftlern der Universität von Kalifornien in Riverside hat solche Berechnungen durchgeführt.Die Forschung wurde im Astrophysical Journal veröffentlicht. Das Wissenschaftlerteam stellte fest, dass die bekannte Materie 31 Prozent der Gesamtmenge an Materie und Energie im Universum ausmacht. Die restlichen 69 Prozent sind dunkle Materie und Energie.
Dunkle Materie
- Wenn die gesamte Materie im Universum gleichmäßig im Raum verteilt wäre, gäbe es im Durchschnitt nur etwa sechs Wasserstoffatome pro Kubikmeter", sagt Forschungschef-Autor Mohamed Abdullah von der University of California, Riverside. Der Wissenschaftler betont jedoch, dass die meiste Materie eigentlich dunkle Materie ist. - Wir können also nicht wirklich über Wasserstoffatome sprechen, sondern über Materie, die die Kosmologen noch nicht verstehen", sagt er. Dunkle Materie emittiert oder reflektiert kein Licht, so dass sie sehr schwer zu erkennen ist. Aber ihre Existenz wird durch ihre Gravitationswirkung verraten. Auf diese Weise erklären Wissenschaftler die Anomalien in der Rotation von Galaxien und die Bewegung von Galaxien in Galaxienhaufen. Wissenschaftler versuchen immer noch herauszufinden, was genau die Natur der dunklen Materie ist und was sie erzeugt, aber trotz jahrelanger Forschung stehen sie auf der Stelle.
Es wird angenommen, dass die Dunkle Materie im Universum nicht baryonisch ist. Es besteht wahrscheinlich aus noch unentdeckten subatomaren Partikeln. Da es aber nicht wie normale Materie mit Licht in Wechselwirkung tritt, kann es nur durch Gravitationseffekte beobachtet werden, die nicht erklärt werden können, es sei denn, es gibt mehr Materie, als man sehen kann. Aus diesem Grund glauben die meisten Experten, dass dunkle Materie im Universum allgegenwärtig ist und einen starken Einfluss auf seine Struktur und Entwicklung hat.
Abdullah erklärt, dass eine der guten Techniken zur Bestimmung der Gesamtmenge der Materie im Universum darin besteht, die Anzahl der beobachteten Galaxien ausgewählten Volumeneinheiten und mathematischen Modellen gegenüberzustellen. Da moderne Galaxien aus Materie entstanden sind, die sich über Milliarden von Jahren aufgrund der Schwerkraft verändert hat, ist es möglich, die Menge der Materie im Universum vorherzusagen.
- Mehr Materie würde mehr Cluster schaffen", sagt Abdullah. - Die Herausforderung für unser Team bestand darin, die Anzahl der Galaxienhaufen für weitere Berechnungen zu messen. Es ist jedoch schwierig, die Masse eines Haufens genau zu messen, weil die meiste Materie dunkle Materie ist, so dass wir sie durch Teleskope nicht sehen können", fügt er hinzu.
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Messung der Masse des Universums
Ein Team von Astronomen entwickelte zunächst ein Werkzeug zur Messung der Masse von Galaxien. Dann wendeten die Wissenschaftler sie auf die Daten an, die zuvor von der Sloan Digital Sky Survey (SDSS), einem öffentlich zugänglichen Katalog bekannter Galaxien, gesammelt wurden. Schließlich führten sie Berechnungen und Simulationen durch, um die Gesamtmenge der Materie im Universum zu bestimmen.
- Es ist uns gelungen, eine der präzisesten Messungen in der Geschichte dieser Art von Forschung durchzuführen - überzeugt die Mitautorin der Publikation, Professor Gillian Wilson. - Darüber hinaus ergab die von uns angewandte Methode ein ähnliches Ergebnis wie andere Techniken", fügt sie hinzu.
- Der große Vorteil unserer Technik bestand darin, dass wir die Masse jedes Clusters individuell bestimmen konnten, anstatt uns auf indirektere statistische Methoden zu verlassen", sagt Anatoly Klypin, ein Experte für mathematische Simulationen und Mitverfasser der Studie.
Dank der Kombination von Messungen vieler Teams, die verschiedene Techniken verwendeten, stellten die Wissenschaftler fest, dass die uns bekannte Materie etwa 31,5 Prozent beträgt. (plus minus 1,3%) der gesamten Materie und Energie im Universum. Kosmologen glauben, dass nur 20% dieser Materie reguläre Materie ist, d.h. Baryon, bestehend aus Galaxien, Sternen oder Atomen. Der Rest, also 80%, ist dunkle Materie.