Mkn 421

Chandra - Ein Blick ins Universum im Röntgenlicht

(Originalarbeit unter https://chandra.harvard.edu)

Verloren und wiedergefunden: Röntgenteleskop ortet fehlende Materie

Spectrum: NASA/SAO/CXC/F. Nicastro et al.
Illustration: NASA/CXC/M. Weiss

Diese Darstellung zeigt die Absorption von Röntgenstrahlung des Quasars Mkn 421 durch zwei intergalaktische Wolken aus diffusem, heißem Gas und einen Teil des Chandra-Röntgenspektrums des Quasars. Das Spektrum liefert Hinweise auf drei gesonderte Wolken aus heißem Gas, die Röntgenstrahlung von Mkn 421 herausfiltern bzw. absorbieren.

Senken im Röntgenspektrum entstehen, wenn etwas von der Röntgenstrahlung durch Sauerstoffionen in den heißen Gaswolken absorbiert wird, die in unterschiedlichen Entfernungen von der Erde liegen. Die orangenen Senken sind auf Absorption in unserer Galaxis oder in der Lokalen Gruppe zurückzuführen. Diese Wolke ist allenfalls ein paar Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt und nicht in der Illustration gezeigt. Die grünen und roten Senken stammen von Wolken, die 150 bzw. 370 Millionen Lichtjahre entfernt sind.

Die fernen Wolken sind vermutlich Teil eines vorausgesagten diffusen, netzartigen Systems aus Gaswolken – das kosmische Netz – aus dem Galaxien und Galaxiencluster hervorgegangen sein sollen. Röntgenabsorption durch Ionen des Kohlenstoffs,  Stickstoffs, Sauerstoffs und Neons in den Wolken wurde im gesamten Spektrum gemessen. Die Wolken haben eine Temperatur von etwa 1 Million Grad Celsius. Kombiniert man die Röntgendaten mit den Daten von Beobach-tungen bei ultravioletten Wellenlängen, erlaubt dies eine Schätzung der Gesamtzahl von Atomen und Ionen aller Art in den fernen Wolken. Diese Schätzung zeigt, daß die Wolken eine Dicke von rund 2 Millionen Lichtjahren besitzen und eine enorme Masse an Atomen und Ionen enthalten.

Das Chandra-Röntgenspektrum von Mkn 421 liefert überzeugende Beweise, daß ein großer Teil der Atome und Ionen im Universum im kosmischen Netz lokalisiert sind und könnte auf die Lösung für das Problem der „fehlenden Materie“ hinweisen. Das Problem der fehlenden Masse – nicht verbunden mit der Dunklen Materie oder Dunklen Energie – wurde entdeckt, als verschiedene Messungen den Astronomen eine gute Schätzung über die Zahl an Atomen und Ionen im Universum vor 10 Milliarden Jahren gaben. Jedoch ergibt die Bestandsaufnahme aller Atome und Ionen in Sternen und Gas innerhalb und außerhalb von Galaxien in der heutigen Zeit nur ungefähr die Hälfte dessen, was vor 10 Milliarden Jahren vorhanden war. Nahezu die Hälfte der Atome und Ionen im Universum war abhanden gekommen!

Nimmt man an, daß die Größe und Verteilung der von Chandra entdeckten intergalaktischen, Röntgenstrahlung absorbie-renden Wolken repräsentativ ist, kann man zeigen, daß die meisten, wenn nicht alle fehlenden Atome und Ionen in dem schwer zu sehenden kosmischen Netz verborgen sind.