Zu klein, zu früh, zu dunkel?

Ein tiefer Blick hinaus ins All zeigt Myriaden von Galaxien – riesige Welteninseln ähnlich unserer Milchstraße. Aber wissen die Astronomen überhaupt, wie all diese Galaxien entstanden sind?

Das sei die Millionen-Dollar-Frage, räumt Leon Koopmans ein. Man wisse es noch nicht, komme der Antwort aber näher, erklärt der Astronom vom Kapteyn-Insitut der Universität Groningen in den Niederlanden.

Doch bevor sich klären lässt, wie aus dem Einheitsbrei aus Materie und Strahlung kurz nach dem Urknall innerhalb nur weniger Milliarden Jahre die Unmengen an Galaxien entstanden sind, müssen die Astronomen eine ganz grundsätzliche Frage beantworten:

"Gibt es die dunkle Materie wirklich? Für viele ist diese Frage wohl schon beantwortet. Ich bin da etwas skeptischer. Dunkle Materie ist eine gute Arbeitshypothese, aber wenn sich herausstellen sollte, dass sie doch nicht existiert, wäre das wissenschaftlich sehr aufregend. Und wenn es die Dunkle Materie wirklich gibt, müssen wir wissen, welche Eigenschaften sie hat, wie sie im Kosmos verteilt ist, aus welchen Teilchen sie besteht und so weiter. Vielleicht gibt es die Dunkle Materie, aber sie verhält sich ganz anders als wir in unseren Modellen immer annehmen."

Im Cold-Dark-Matter-Modell gehen die Astronomen davon aus, dass es im Kosmos viel kalte Dunkle Materie gibt, die nicht leuchtet und die allein über ihre Gravitationskraft mit gewöhnlicher Materie wechselwirkt. Sie beeinflusst dadurch die Bildung und Entwicklung von Galaxien. Dieses Modell ist Standard für die Astronomen – und manche vergessen, dass es nur eine Theorie ist. Zumal sich zeigt, dass diese Theorie keineswegs alles erklären kann: So liefern Simulationsrechnungen stets eine Vielzahl an Zwerggalaxien in der Nähe großer Galaxien – doch ist davon im All wenig zu sehen. In der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift "Nature" sorgt nun ein anderes Team niederländischer Astronomen mit Beobachtungen einer fast elf Milliarden Lichtjahren entfernten Galaxie für Aufsehen:

"In der Frühphase des Kosmos gibt es offenbar extrem massereiche Galaxien, die aber sehr klein sind, viel kleiner als heutige Galaxien mit ähnlicher Masse. Über diese Beobachtung wird heftig diskutiert. Wenn man das ganz naiv nimmt, müssten die Galaxien innerhalb sehr kurzer Zeit dramatisch gewachsen sein."

Die meisten Astronomen auf dem Kongress in Rio bewerten die neuen Daten noch etwas zurückhaltend. So ferne Galaxien lassen sich nur mit größter Mühe detailliert untersuchen. In diesem Fall mussten die Forscher eines der weltweit größten Teleskope unglaubliche 29 Stunden auf die Galaxie richten, um genügend Licht zu sammeln.

Doch egal, ob sich der Befund bestätigt oder nicht: Klar ist, dass die Welt der Astronomen bei den Galaxien nicht mehr so gemütlich ist, wie lange angenommen. Galaxien sind offenbar auf viel komplexere Weise entstanden, als man bisher vermutet hat.

Aus dem Dilemma heraus helfen nur neue Beobachtungen, betont Leon Koopmans, der den Gravitationslinseneffekt nutzt, bei dem eine Galaxie mit ihrer Anziehungskraft die Bilder weit hinter ihr stehender Objekte verzerrt.

"Aus den verzerrten Bildern können wir die Masse der als Linse wirkendenden Galaxie extrem genau bestimmen. Aber wir wissen dann nicht, ob es Masse in Form von Gas und Sternen ist oder dunkle Materie. Dazu müssten wir unsere Beobachtungen mit anderen Daten kombinieren, etwa wie sich die Sterne in diesen Galaxien bewegen. Das geht bisher aber nur in recht nahen Bereichen des Universums. Im Moment sind Großteleskope mit etwa 40 Metern Spiegeldurchmesser in Planung. Mit denen könnten wir endlich die Bewegung, die Masse und die Größe von Galaxien auch sehr weit draußen im Universum bestimmen."

Die Astronomen brauchen Geduld: Die neuen Teleskope stehen frühestens im Jahr 2018 zur Verfügung.