Was eine Galaxie mindestens wiegt
Zwerggalaxien rund um die Milchstraße sind alle gleich schwer – egal wie hell sie leuchten
Für Galaxien existiert anscheinend eine Art Gewichtsbegrenzung – zumindest nach unten. Das Mindestgewicht liegt bei zehn Millionen Sonnenmassen, stellten Forscher um Louis Strigari durch die Beobachtung von 18 Zwerggalaxien in der Nähe der Milchstraße fest.
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Die Milchstraße besitzt 23 kleine Satellitengalaxien, die zum Teil erst in den vergangenen Jahren entdeckt wurden. Die Leuchtkraft der diffusen, kugelförmigen Galaxien variiert stark: Die dunkelsten leuchten nur tausendmal so hell wie die Sonne, die hellsten sind milliardenfach heller. Strigari und seine Kollegen untersuchten nun, wie viel Masse 18 der Zwerggalaxien enthalten. Dafür konzentrierten sie sich auf das Zentrum der Galaxien, eine Kugel mit einem Durchmesser von 2.000 Lichtjahren. Anhand des ausgesandten Lichtes schlossen sie auf die Geschwindigkeit der Sterne im Galaxienkern und errechneten daraus die vorhandene Masse.
Zur Überraschung der Forscher enthielten alle untersuchten Galaxien unabhängig von der Leuchtkraft ungefähr gleich viel Masse – nämlich so viel wie zehn Millionen Sonnen. Die am schwächsten leuchtenden Zwerggalaxien müssen daher ungeheure Mengen der rätselhaften dunklen Materie enthalten. Nach den Berechnungen der Forscher enthalten sie 10.000-mal so viel dunkle wie normale Materie. In der Milchstraße liegt das Verhältnis nur bei zehn zu eins.
Da alle sichtbaren Objekte von einem unsichtbaren Netz dunkler Materie umgeben sind, nehmen Astrophysiker an, dass sich sichtbare Galaxien nur dort bilden konnten, wo sich vorher genug dunkle Materie zusammengeballt hatte. Die ersten kleinen Klumpen dunkler Materie, sogenannte Halos, vereinigten sich demnach zu größeren Klumpen und zogen anschließend sichtbare Materie an. Die Zwerggalaxien könnten einen Hinweis darauf geben, ab welcher Mindestmenge dunkle Materie zu verklumpen beginnt. Daraus können die Forscher wiederum Rückschlüsse ziehen, aus welchen Teilchen die dunkle Materie besteht.
"Indem wir die minimale Galaxienmasse bestimmen, können wir das Verhalten dunkler Materie besser verstehen", erläutert Hauptautor Louis Strigari. Womöglich gibt es auch Klumpen dunkler Materie ohne Sterne. Allerdings können Astronomen diese bislang nicht nachweisen. Selbst die schwächsten der Zwerggalaxien sind kaum sichtbar. Sie enthalten fast kein Gas und kaum junge Sterne.
Louis Strigari (University of California, Irvine) et al.: Nature, Bd. 454, S. 1096
Ute Kehse
