(Originalarbeit unter https://chandra.harvard.edu)
Chandra öffnet neue Art der Untersuchung von Dunkler Energie
Chandra-Bilder von viele Millionen Grad Celsius heißem Gas in Galaxien-clustern haben Astronomen mit einer schlag-kräftigen neuen Methode ausgestattet, um den Masse- und Energiegehalt des Universums zu untersuchen. Eine neue Studie an 26 Galaxienclustern bestätigt, daß die Ausdehnung des Universums vor ungefähr 6 Milliarden Jahren ein Ende fand und stattdessen begann, sich zu beschleunigen.
Die Cluster wurden sorgfältig nach ihrem dynamisch entspannten Zustand und ihrem großen Abstandsbereich, von einer bis acht Milliarden Lichtjahre Entfernung von der Erde, ausgewählt. Diese Chandra-Bilder zeigen 3 der für die Untersuchung genutzten Cluster – von links nach rechts Abell 2029, MS 2137.3-2353 und MS 1137.5+6624, so wie sie vor 1 Milliarde, 3.5 Milliarden beziehungsweise 6.7 Milliarden Jahren aussahen.
Ein Galaxiencluster besteht aus Hunderten von Galaxien, eingebettet in eine Wolke aus äußerst heißem Gas sowie Dunkler Materie. Dunkle Materie, eine unsichtbare und unbekannte Materieform, wird für erforderlich gehalten, um Cluster zusammenzuhalten. Röntgenbeobachtungen besitzen die einzigartige Fähigkeit, das Verhältnis der Masse von heißem Gas zur Masse der Dunklen Materie in einem Cluster zu bestimmen. Die beobachteten Werte für den Anteil des Gases hängen von der geschätzten Entfernung zum Cluster ab.
Da Galaxiencluster die größten gebundenen Strukturen im Universum sind, vermutet man, daß sie eine angemessene Stichprobe für den Materiegehalt im Universum sind. Wenn dem so ist, sollte das Verhältnis von heißem Gas und Dunkler Materie für jeden Cluster gleich sein. Mit dieser Annahme kann die Entfernungsskala angepaßt werden, um zu ermitteln, welche Entfernung am besten mit den Daten übereinstimmt. Diese Entfernungen zeigen, daß die Ausdehnung des Universums zuerst verlangsamt wurde und dann begann, sich vor ungefähr sechs Milliarden Jahren zu beschleunigen.
Viele Forscher sehen hinter der kosmischen Beschleunigung als treibende Kraft die Dunkle Energie, eine seltsame Energieform, die wie abstoßende Gravitation wirkt. Sie könnte auf zusätzlichen Dimensionen des Raumes beruhen oder möglicherweise ein Anhaltspunkt dafür sein, daß Änderungen an Einsteins Theorie notwendig sind.
Nimmt man an, daß Dunkle Energie für die Beschleunigung verantwortlich ist, deutet die Kombination der Chandra-Ergebnisse mit Beobachtungen der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung an, daß die Dunkle Energie rund 75%, Dunkle Materie circa 21% und sichtbare Materie ungefähr 4% des Universums ausmacht. Die Chandra-Beobachtungen stimmen mit Ergebnissen des Hubble-Weltraum-Teleskops (HST) und anderer optischer Teleskope überein, die erstmals Hinweise für eine beschleunigte Expansion des Universums offenbarten. Der unabhängige Nachweis durch Chandra hilft, die Vorstellung einer kosmischen Beschleunigung zu festigen.
Die neuen Chandra-Ergebnisse lassen vermuten, daß die Dichte der Dunklen Energie konstant sein kann. Wenn dem so ist, würde das Universum in seiner Ausdehnung für immer fortfahren, wobei Galaxiengruppen und Cluster sich mehr und mehr voneinander entfernen. Die Chandra-Daten geben auch Raum für die Möglichkeit, daß die Dunkle Energie langsam mit der Zeit anwächst. In diesem Fall würde die kosmische Beschleunigung zunehmen, bis in einer weit entfernten Zukunft, Galaxien, Sterne, Planeten und sogar Atome am Ende auseinander gerissen werden, etwas, das man The Big Rip genannt hat.
- Kurzinformation Abell 2029:
- Scale: 4.8 arcmin across
- Category: Groups & Clusters of Galaxies
- Coordinates (J2000): RA 15h 10m 56.10s | Dec +05° 44′ 38.00″
- Constellation: Virgo
- Color Code: Intensity
- Instrument: ACIS
- Distance Estimate: 1 billion light years
- Release Date: May 18, 2004
- References: S. Allen et al. “Constraints on dark energy from Chandra observations of the largest relaxed galaxy clusters” MNRAS 353, Issue 2
- Kurzinformation MS 2137.3-2353:
- Scale: 4.8 arcmin across
- Category: Groups & Clusters of Galaxies
- Coordinates (J2000): RA 21h 40m 12s | Dec -23° 39′ 27″
- Constellation: Capricornus
- Color Code: Intensity
- Instrument: ACIS
- Distance Estimate: 3.5 billion light years
- Release Date: May 18, 2004
- References: S. Allen et al. “Constraints on dark energy from Chandra observations of the largest relaxed galaxy clusters” MNRAS 353, Issue 2
- Kurzinformation MS 1137.5+6625:
- Scale: 4.8 arcmin across
- Category: Groups & Clusters of Galaxies
- Coordinates (J2000): RA 11h 40m 23s | Dec +66° 08′ 42″
- Constellation: Draco
- Color Code: Intensity
- Instrument: ACIS
- Distance Estimate: 6.7 billion light years
- Release Date: May 18, 2004
- References: S. Allen et al. “Constraints on dark energy from Chandra observations of the largest relaxed galaxy clusters” MNRAS 353, Issue 2
