The FRB leaves its host galaxy as a bright burst of radio waves. 

Foto: ICRAR

PerthMithilfe kosmischer Radioblitze haben Astronomen die langgesuchte fehlende Materie im Weltall aufgespürt. Der Fund vervollständige das Materie-Inventar des Universums genau gemäß der Modelle und Vorhersagen, berichten die Forscher um Jean-Pierre Macquart vom Internationalen Zentrum für Radioastronomieforschung Icrar im australischen Perth.

Bei der im Fachblatt Nature veröffentlichten Untersuchung geht es um die gewöhnliche, sogenannte baryonische Materie, aus der Sterne, Planeten und Menschen bestehen, nicht um die mysteriöse Dunkle Materie, die noch rund fünfmal häufiger sein muss.

Kurze Radioblitze (Fast Radio Bursts, kurz FRB) sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Sie zucken ohne erkennbare Vorwarnung aus scheinbar zufälligen Richtungen durch den Kosmos. Ihre Natur ist noch nicht geklärt, die kurzen Ausbrüche im Wellenlängenbereich der Radiostrahlung stammen jedoch offensichtlich aus den Tiefen des Alls. Für eine Handvoll Blitze ist es gelungen, die Ursprungsgalaxie zu bestimmen. Demnach müssen sie auf einen Schlag soviel Energie aussenden wie unsere Sonne in 80 Jahren, um über die gigantischen Entfernungen messbar zu sein.

Auf ihrem langen Weg durchs Universum durchleuchten die Radioblitze die dünne Materie im Kosmos. „Wir wissen aus Messungen des Urknalls, wieviel Materie es am Anfang des Universums gab“, erläutert Macquart. „Aber als wir in das heutige Universum geblickt haben, konnten wir nicht einmal die Hälfte dessen finden, was es dort geben sollte. Das brachte uns etwas in Verlegenheit.“ Der große Fehlbetrag kommt dadurch zustande, dass sich nur ein kleiner Teil der baryonischen Materie zu leuchtenden Sternen zusammengeballt hat. Tatsächlich befinden sich 90 Prozent der gewöhnlichen Materie nicht in Galaxien, sondern in den enormen Weiten zwischen ihnen.

„Der intergalaktische Raum ist sehr karg“, betont Macquart. Die fehlende Materie habe nur einem oder zwei Atomen in einem Raum von der Größe eines durchschnittlichen Büros entsprochen. Daher war es sehr schwierig, diese Materie mit den herkömmlichen Techniken und Teleskopen zu finden. Die Wissenschaftler nutzten stattdessen eine besondere Eigenschaft der Radioblitze: Sie werden je nach Wellenlänge ganz leicht abgebremst, wenn sie baryonische Materie passieren. „Die Strahlung der kurzen Radioblitze wird von der gesuchten Materie genauso auseinandergezogen wie man es bei Sonnenlicht beobachten kann, das von einem Prisma aufgeteilt wird“, erklärt der Astrophysiker.

Die Stärke dieser sogenannten Dispersion zeigt, wie viel Materie ein Radioblitz auf seinem Weg durchs All passiert hat. Ist die Distanz zu seinem Ursprung bekannt, lässt sich daraus die durchschnittliche Materiedichte in dieser Richtung des Universums berechnen. Bereits vor vier Jahren hatte ein anderes Forscherteam einen kurzen Radioblitz auf diese Weise analysiert. Es kam zwar zu einem ähnlichen Ergebnis - nachträglich tauchten jedoch Zweifel auf, ob es sich bei der angenommenen Ursprungsgalaxie tatsächlich um die Quelle des Blitzes gehandelt hat. Zudem konnte die Studie die Materiedichte nur in eine einzige Richtung liefern.

„Wir konnten jetzt die Entfernung von ausreichend vielen kurzen Radioblitzen messen, um die Dichte des Universums zu bestimmen“, berichtet Macquart. „Wir haben nur sechs gebraucht, um die gesuchte Materie zu finden.“ Die baryonische Materie stellt demnach im Einklang mit dem gängigen Modell rund 15 Prozent der gesamten Masse im Universum. Über fünfmal häufiger ist die physikalisch unsichtbare Dunkle Materie, die sich nur durch ihre Schwerkraft bemerkbar macht und deren Natur völlig ungeklärt ist. (dpa/fwt)