Der Dunklen Materie auf der Spur

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Die Existenz Dunkler Materie lässt sich durch ihre Gravitationswechselwirkung beweisen. Um dem Phänomen auf die Spur zu kommen, haben Astrophysiker ein Verfahren zur effektiven Vermessung von Dunkler Energie entwickelt.

Einzig durch ihre Gravitationswechselwirkung lässt sich die Existenz Dunkler Materie erkennen. Für Astrophysiker ist sie von großer Bedeutung, da im Standardmodell der Kosmologie nur so die Bewegung der sichtbaren Materie erklärt werden kann. Vor allem bei der Geschwindigkeit, mit der sichtbare Sterne das Zentrum ihrer Galaxie umkreisen, wird dies deutlich. Das erklären die Springer-Autoren Bernd Sonne und Reinhard Weiß in Kapitel „Das Universums expandiert – Zeitliche Entwicklung des Universums“.

Um künftig Dunkle Energie effektiv vermessen zu können, wurde das derzeit drittgrößte optische Teleskop der Welt aufgerüstet. Unter Beteiligung von Astrophysikern der Universität Göttingen ist dazu das Hobby-Eberly-Teleskop in West-Texas in den USA in den vergangenen zwei Jahren mit einer neuen Teleskopoptik und mit neuen Superspektrografen im Gesamtwert von rund 26 Millionen US-Dollar ausgestattet worden. Der neue Spektrograf besteht aus mehr als hundert Einzelspiegeln und ist der weltweit effektivste Weitwinkelspektrograf.

Simultan tausende von Spektren erfassen

„Mit dem modernisierten Teleskop lassen sich simultan tausende von Spektren von sehr weit entfernten Galaxien gewinnen“, erläutert Professor Wolfram Kollatschny vom Institut für Astrophysik. Davon erhoffen sich unter anderem die Wissenschaftler des Hobby Eberly Telescope Dark Energy Experiment neue Erkenntnisse. „Wenn wir ein bis zwei Jahre lang solche Daten sammeln, können wir deutlich genauer als bisher die geheimnisvolle beschleunigte Expansion des Universums untersuchen und vermessen“, so Kollatschny. Weitere Schwerpunkte neben der Vermessung der Dunklen Energie sind die Suche nach den ersten Sternen im Universum und die Untersuchung von Schwarzen Löchern in den Zentren von Galaxien. Nach einer weiteren Optimierungsphase in den kommenden Wochen sind die ersten wissenschaftlichen Messungen für Anfang 2016 geplant.

Das Teleskop wird von den Universitäten von Texas und Pennsylvania sowie der Universität Göttingen und der Ludwig-Maximilians-Universität München betrieben. Erste Testmessungen mit dem neuen Spektrografen und der neuen Optik (das sogenannte First Light) verliefen nun erfolgreich. Das Institut für Astrophysik der Universität Göttingen hat in Zusammenarbeit mit der Zentralwerkstatt der Fakultät für Physik zentrale Bauteile beigesteuert, die bei der Beleuchtung der Spektrografen für die Einfädelung des Sternenlichts in die Lichtfasern zuständig sind. Darunter befinden sich rund hundert Aufnahmeköpfe, die jeweils mehrere hundert Lichtfasern zu einer Einheit bündeln und mikrometergenau im Teleskopfokus montiert sind. Das Herzstück der Einheit ist die sogenannte Montageplatte IHMP, eine Zentraleinheit mit einhundert Bohrungen höchster Präzision, die die Faserbündel auf einer sphärisch gebogenen Fläche exakt in der Brennebene des Elf-Meter-Teleskops positionieren.