Erster Schnappschuss des kosmischen Netzes

Galaxien wie die Milchstraße sind keine willkürlich versprengten Materiehaufen in den unendlichen Weiten des Alls. Im Gegenteil: Sie sitzen auf den Knotenpunkten eines unfassbar großen Netzes aus Gasfilamenten, die das Universum seit dem Urknall durchziehen und einen Großteil aller existierenden Wasserstoffatome enthalten. Das Grundgerüst des Netzes bildet Dunkle Materie. Das legen zumindest Computer-Simulationen nahe. Dem Blick der Teleskope entzog sich das kosmische Netz jedoch. Denn die Gasfilamente leuchten so schwach, dass sie nicht zu erspähen sind.

Bisher behalfen sich Astronomen daher mit einem Trick: Sie wiesen nach, dass die Wasserstoffatome bestimmte Wellenlängen aus der Strahlung herausfilterten, die ferne Quasare zu uns schicken. Quasare sind supermassereiche schwarze Löcher im Zentrum von Galaxien, die Materie verschlingen und dabei Unmengen an Energie aussenden. Die Messungen bestätigten zwar die Existenz des Gases – über die Struktur der Filamente lieferte sie jedoch keinen Aufschluss.

Diese Lücke schließen erst aktuelle Aufnahmen, die Sebastiano Cantalupo von der University of California und seine Kollegen in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Nature“ vorstellen. „Dies ist das erste Mal, dass es gelungen ist, ein Bild des kosmischen Netzes aufzunehmen, das dessen Filamentstruktur zeigt“, sagt Koautor Fabrizio Arrigoni Battaia vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg. Dem Team gelang es, einen rund zwei Millionen Lichtjahre großen Ausschnitt des Netzwerkes abzubilden.  

Der Quasar dient als Scheinwerfer

Möglich machte es – natürlich – ein Quasar. UM 287 bombardiert die Filamente in seiner Umgebung mit Energie und regt so die einsamen Elektronen der Wasserstoffatome an.  Springt das angeregte Elektron zurück in seinen Grundzustand, sendet es ultraviolette Strahlung aus. Diese reiste im Falle des untersuchten Quasars mehr als zehn Milliarden Jahre lang durchs Weltall, bevor sie auf die Spiegel des Keck-I-Teleskops am Mauna Kea-Observatorium auf Hawaii traf. „Das Licht des Quasars ist wie der Strahl eines Scheinwerfers“, sagt Erstautor Cantalupo. „In unserem Fall haben wir das Glück, dass dieser Scheinwerfer direkt auf ein Filament des kosmischen Netzwerks gerichtet ist und dessen Gas zum Leuchten bringt.“

Die Wissenschaftler erhoffen sich von ihren Ergebnissen Aufschluss über die Geburt von neuen Sternen, ja von ganzen Galaxien. „Wenn man verstehen will, wie Galaxien entstehen, dann muss man wissen, welches Rohmaterial sie für die Sternenentstehung zur Verfügung haben – und dieses Rohmaterial beziehen die Galaxien aus dem riesigen kosmischen Netz der Gasfilamente“, sagt Joseph Hennawi vom Max-Planck-Institut für Astronomiear. Tatsächlich hält der erste Blick auf die Struktur der Filamente eine Überraschung bereit. Offensichtlich bildet ein unerwartet großer Teil des kühlen Gases kleine, dichte Wolken. Hennawi sagt: „Wenn wir hier Klarheit schaffen können, verspricht das wichtige Erkenntnisse über die Galaxieevolution.“

Quelle:

• Sebastiano Cantalupo (University of California, Santa Cruz) et al.: Nature, DOI: 10.1038/nature12898