Unsichtbarer Raum "Nudeln" lauern in der Milchstra├če

Unsichtbare "Plasma-Linsen" in Form von Nudeln, Lasagneblättern oder Haselnüssen könnten zwischen den Sternen in der Milchstraße lauern, sagen Forscher.

Dieser Befund könnte helfen, das lange Rätsel zu lösen, wo sich ein großer Teil der Materie der Galaxie versteckt, fügten die Wissenschaftler hinzu.

Die Astronomen haben vor 30 Jahren erstmals Hinweise auf diese mysteriösen Strukturen entdeckt, als sie Quasare, die hellsten Objekte im Universum, beobachteten. Quasare sind die energiereichste Form aktiver Galaxienkerne, die supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren entfernter Galaxien sind, die außerordentlich viel Licht freisetzen, wenn sie Sterne zerreißen und Materie verschlingen. [Die seltsamsten Dinge im Raum]

Frühere Untersuchungen haben ergeben, dass Radiowellen von Quasaren in ihrer Stärke stark variieren können, ein Phänomen, das technisch als extremes Streuungsereignis bekannt ist. Die Astronomen deuteten an, dass diese Ereignisse auf Plasmawolken - also elektrisch geladene Teilchen - zurückzuführen sind. Diese Wolken sind im Wesentlichen Klumpen in dem dünnen Gas, das den Raum zwischen den Sternen in der Milchstraße füllt.

"Klumpen in diesem Gas wirken wie Linsen, fokussieren und defokussieren die Radiowellen und lassen sie über einen Zeitraum von Tagen, Wochen oder Monaten scheinbar stärker werden und schwächen", analysiert Leitautor Keith Bannister, Astronom bei der Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO) in Australien, sagte in einer Erklärung.

Frühere Untersuchungen haben ergeben, dass diese "Plasma-Linsen" riesig sind - etwa 620 Millionen Meilen (1 Milliarde Kilometer) breit, eine Entfernung, die fast sieben Mal so groß ist wie die Entfernung zwischen Erde und Sonne. Die bisher entdeckten Wesen liegen etwa 3200 Lichtjahre entfernt, fast 800 Mal weiter als der nächstgelegene Stern zur Erde, Proxima Centauri.

Plasma-Linsen unter den Sternen

Plasma-Linsen waren schwer zu finden, so viel über sie ist ein Geheimnis. Schätzungen deuteten beispielsweise darauf hin, dass die Drücke innerhalb dieser Plasmalinsen etwa 1000-mal größer sind als die des umgebenden interstellaren Gases. Es war ungewiss, wie diese Strukturen sich so lange bilden und überleben konnten, dass Astronomen sie so oft nachweisen konnten, wie sie es hatten. [8 Verblüffende Geheimnisse der Astronomie]

Bislang wussten die Wissenschaftler noch nichts über die Form dieser Plasma-Linsen. Dies machte es schwierig herauszufinden, was diese Strukturen waren oder was ihre Ursprünge waren.

Jetzt haben Astronomen zum ersten Mal erfolgreich ein Linsenereignis erkannt, während es geschah. Dies half ihnen, Folgeanalysen durchzuführen, die die ersten Schätzungen der Form der Plasma-Linsen erlaubten.

Die Forscher nutzten das Australia Telescope Compact Array, um etwa 1.000 aktive Galaxienkerne auf plötzliche Veränderungen ihrer Radiowellen zu untersuchen. Sie haben 2014 ein Linsenereignis im Zusammenhang mit dem Quasar PKS 1939-315 im Sternbild Schütze entdeckt. Während alte Analysen von Linsenereignissen nur zwei Radiofrequenzen überwachten, "gab uns unsere neue Methode 9.000 Frequenzen gleichzeitig", sagte Bannister gegenüber ProfoundSpace.org. "Es war wie von Schwarz-Weiß-Fernsehen zu Farbe."

Basierend auf ihren Ergebnissen empfehlen die Forscher, dass diese Plasmalinse weder eine kugelförmige Wolke noch eine gewellte oder gebogene Folie sein kann.

"Wir könnten uns ein flaches Blatt ansehen, an dem wir stehen", sagte Co-Autor Cormac Reynolds von CSIRO in einer Erklärung. "Oder wir könnten hinunter in den Lauf eines hohlen Zylinders wie eine Nudel schauen, oder auf eine kugelförmige [hohle] Schale wie eine Haselnuss."

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Die Jagt beginnt

Wenn man mehr dieser Plasmalinsen erkennt, können sie ihre Formen erkennen, was wiederum ihre Herkunft erhellen könnte. Frühere Forschungsergebnisse deuten auf zwei mögliche Ursachen für diese Plasmalinsen hin. Einer betrifft Plasmabögen, vielleicht die Überreste von Schockwellen von Supernovae, sagte Bannister. Ein anderer besteht aus kalten Wolken, die durch die Kraft ihrer eigenen Schwerkraft zusammengezogen werden.

Wenn die Plasma-Linsen wie Blätter geformt sind, können sie Plasmabögen sein. Wenn es sich um kugelförmige hohle Schalen handelt, dann können es kalte Wolken sein, die durch ihre eigene Schwerkraft zusammengehalten werden. Wenn es sich um hohle Röhren handelt, können sie Flussrohre sein, Strukturen, die durch magnetische Felder im interstellaren Medium gebildet werden, sagte Bannister.

Wenn die Plasma-Linsen aus kalten Wolken bestehen, deutet das darauf hin, dass kalte Wolken einen beträchtlichen Teil der Milchstraße ausmachen müssen, sagte Bannister. Wenn ja, könnten sie helfen, das sogenannte "fehlende Baryon-Problem" zu lösen.

Normale Materie besteht hauptsächlich aus Teilchen, die als Baryonen bekannt sind. Dazu gehören Protonen und Neutronen, die in den Atomen von Planeten, Sternen und Galaxien vorkommen. Normale Materie macht nur etwa ein Sechstel aller Materie im Universum aus, der Rest besteht aus dunkler Materie, einer mysteriösen unsichtbaren Substanz, die durch ihren gravitativen Einfluss auf normale Materie nachweisbar ist.

Aber selbst normale Materie stellt ein Rätsel dar, da Theorien der Entstehung und Entwicklung des Universums vorhersagen, dass es etwa zwei Mal mehr Baryonen geben sollte, als Astronomen sehen. Kalte Wolken könnten helfen, das fehlende Baryonproblem zu lösen, aber "das zu beweisen, ist noch lange nicht in Sicht", sagte Bannister.

In Zukunft sollte der australische Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) Plasma-Linsen "in Scharen" finden, sagte Bannister. Dies könnte helfen, das Geheimnis dessen, was diese Strukturen sind, zu lösen, bemerkte er.

Die Wissenschaftler präzisierten ihre Ergebnisse in der Ausgabe der Zeitschrift Science vom 22. Januar.