Stephen Hawking hilft beim Start des Projekts "Starshot" für die interstellare Weltraumforschung

Obwohl die unsichtbare Substanz, die als Dunkle Materie bekannt ist, heute die Galaxie dominiert, war sie anscheinend nur ein kleiner Bestandteil von Galaxien im frühen Universum, findet eine neue Studie.

Dieser neue Befund wirft Licht auf die Frage, wie sich Galaxien und ihre mysteriösen "Halos" dunkler Materie im Laufe der Zeit verändert haben, so die Forscher.

Die Dunkle Materie soll etwa 84 Prozent der Materie im Universum ausmachen. Obwohl dunkle Materie unsichtbar ist, kann ihre Anwesenheit durch ihre Gravitationswirkung auf sichtbare Materie abgeleitet werden. Zum Beispiel haben frühere Arbeiten entdeckt, dass die äußeren Teile von galaktischen Scheiben schneller als erwartet um die Kerne dieser Galaxien wirbeln. Diese Ergebnisse machen Sinn, wenn man annimmt, dass "Halos" dunkler Materie diese Galaxien umhüllen und gravitativ an ihren äußeren Regionen ziehen. [Die Suche nach dunkler Materie in Bildern]

Nun finden die Forscher unerwartet heraus, dass Dunkle Materie im frühen Universum in Galaxien eine viel geringere Rolle spielte als bisher angenommen. Die Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse in der Ausgabe der Zeitschrift Nature vom 16. März ausführlich dargelegt.

Mit dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile untersuchten die Forscher vor zehn Milliarden Jahren sechs massive, sternbildende Galaxien aus dem frühen Universum während des Höhepunkts der Galaxienentstehung. Sie analysierten die Rotation dieser Galaxien, um zu berechnen, wie viel dunkle Materie sie besaßen.

Wenn es um die Milchstraße und andere typische Galaxien geht, die in der gegenwärtigen Ära des Universums geboren wurden, ist ihr "effektiver Radius" - dh die helle Region, aus der die Hälfte ihres Lichts stammt - 50 bis 80 Prozent Dunkle Materie, so Studienleiter Autor Reinhard Genzel, Astrophysiker und Direktor des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik in Garching, Deutschland.

Im Vergleich dazu, in der Hälfte der frühen Galaxien, die Forscher untersuchten, dunkle Materie machte 10 Prozent oder weniger der effektive Radius der Galaxien, sagte Genzel.

Die Forscher untersuchten auch etwa 100 andere, schwächere Galaxien. Sie fanden heraus, dass die Daten dieser Galaxien im Durchschnitt mit ihren Ergebnissen übereinstimmten. [Umfrage: Werden Wissenschaftler jemals Dunkle Materie verstehen?]

Diese Ergebnisse deuten nicht darauf hin, dass dunkle Materie nicht existiert, sagte Genzel. Stattdessen offenbaren sie, dass dunkle Materie in der Vergangenheit anders verstreut war als jetzt, sagte er.

Die Forscher stellten fest, dass frühe Galaxien kontinuierliche Zuflüsse von Materie aus intergalaktischen Gas- und Staubtaschen hatten. Dies könnte erklären, warum sie eher von normaler Materie als von dunkler Materie dominiert wurden. Im Gegensatz dazu haben heutige Galaxien viel heißes Gas um sich herum, das sie daran hindert, intergalaktisches Material zu sammeln, sagte Genzel.

Darüber hinaus sind die Dunklen Materie-Halos früher Galaxien viel größer und verbreiteter als die heutiger Galaxien. Mit der Zeit verdichteten sich diese Halos und begannen stärkere Auswirkungen auf galaktische Scheiben zu haben, sagten die Forscher.

In der Zukunft wollen die Forscher kleinere Galaxien im frühen Universum betrachten, "die die Vorläufer von lokalen Spiralgalaxien wie der Milchstraße sind, um ein besseres Bild von der breiteren Population von Galaxien und ihrer Evolution zu bekommen", sagte Genzel.