Das Universum zu wiegen ist eine knifflige Aufgabe, aber ein Team von Astronomen hat eine clevere Technik verwendet, um zu messen, wie viele Galaxienhaufen sich im Kosmos befinden, und daraus eine Gesamtmenge an Materie zu ermitteln. Die Antwort: 31,5±1,3% der gesamten Energie des Universums.
Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Objekte im Universum, die normalerweise über tausend Galaxien beherbergen und über eine Billiarde mal die Masse der Sonne wiegen. Der „gravitativ gebundene“ Teil ist entscheidend, da es größere Strukturen wie Supercluster gibt, die jedoch nicht durch ihre eigene Schwerkraft miteinander verbunden sind – sie bilden sich immer noch (und bilden sich möglicherweise nie vollständig, aber das ist eine andere Geschichte).
Da die Galaxienhaufen gravitativ gebunden sind, sind sie stabil. Sobald sie sich gebildet haben, bestehen sie für Milliarden von Jahren. Und da sie sich in den frühen Tagen unseres Kosmos zum ersten Mal zusammensetzten, reagieren ihre Eigenschaften sehr empfindlich auf die gesamten Inhaltsstoffe und die Entwicklung unseres Universums.
Wenn Sie zum Beispiel ändern, wie viel Materie im Universum ist (oder woraus diese Materie besteht), oder Sie daran herumspielen, wie viel dunkle Energie herumliegt, ändern Sie das Wachstum von Strukturen im Laufe der kosmischen Zeit, und Sie ändern sich am Ende die Gesamtzahl und -größe der größten Cluster.
Es klingt einfach: die Zutaten des Universums verstehen, weitergehen, Astronomie betreiben und wiegen so viele Galaxienhaufen wie möglich . Führen Sie dann eine Reihe von Computersimulationen durch, passen Sie die Menge an Materie an (sowohl der dunklen als auch der normalen Variante) und vergleichen Sie mit dem, was Sie sehen. Was auch immer am besten zusammenpasst, gibt Ihnen das Rezept für das Universum.
In der Praxis ist es viel schwieriger. Die Computersimulationen erzählen uns hauptsächlich über die Entwicklung von Dunkle Materie (die den Großteil der Materie im Universum ausmacht), während die Beobachtungen auf dem verankert sind, was wir sehen können, nämlich den Mitgliedsgalaxien in einem Haufen.
Um dem entgegenzuwirken, entwickelte ein Forscherteam ein neuer Analysealgorithmus, der ihnen half, Galaxienhaufen in Beobachtungsstudien zu isolieren , um festzustellen, welche Galaxien Mitglieder der Haufen sind und welche nur Eindringlinge sind. Mit dieser Technik identifizierten die Astronomen 1800 Galaxienhaufen im Sloan Digital Sky Survey und nutzten dann die Galaxienbewegungen, um die Haufenmasse zu bestimmen (je schneller die Durchschnittsgeschwindigkeit der Mitgliedsgalaxien, desto massereicher muss der Haufen sein, sonst würde er reißen selbst auseinander).
Von dort nahmen sie diese Galaxienhaufenzählung, kombinierten sie mit anderen kosmologischen Datensätzen wie dem kosmischen Mikrowellenhintergrund und verglichen sie mit Computersimulationen.
Das Endergebnis ist eine überraschend scharfe Antwort: Materie macht 31,5 ± 1,3 % der gesamten Energiedichte im Kosmos aus, der Rest geht an dunkle Energie .
Es ist ein dunkles Universum da draußen, aber wir können es immer noch sehen.
