von DIRK EIDEMÜLLER
Fotos von Galaxien zählen zu den schönsten Bildern, welche die Naturwissenschaft zu bieten hat. Sie vermitteln einen Eindruck von der majestätischen Größe des Universums. Dennoch ist auf solchen Bildern vieles nicht zu erkennen, das für die Astrophysik von fundamentaler Bedeutung ist: Hochenergetische Strahlung, Akkretionsscheiben um Schwarze Löcher, Radiopulse von Neutronensternen und vieles mehr zeigen sich nicht im sichtbaren Licht, sondern lassen sich nur mit Spezialteleskopen beobachten. Die Dunkle Materie, deren Schwerkraft die Galaxien zusammenhält und deren Natur bis heute unklar ist, bleibt sogar ganz unsichtbar.
„Eine entscheidende Komponente zum Verständnis der Galaxienentwicklung war aber bislang ziemlich ‚unterbelichtet‘: das sogenannte zirkumgalaktische Medium“, sagt Philipp Richter. Er ist Professor für Astrophysik an der Universität Potsdam. Diese Materie besteht aus diffusem heißen Gas, ähnlich wie das interstellare Medium. Im Gegensatz zu diesem befindet es sich aber nicht innerhalb der Galaxien, sondern umhüllt sie. Es ist zwar nicht unsichtbar, doch war es bis vor kurzem nur schwer ausfindig zu machen. Denn die gigantischen Gasmassen im zirkumgalaktischen Medium erstrecken sich über ein riesiges Volumen, das weit über die sichtbaren Sterne in der Galaxienscheibe hinausreicht – bis ungefähr zum 20-fachen Galaxienradius.
Die Größe kann man sich an einem Beispiel klar machen: Unsere Milchstraße hat einen Durchmesser von grob 100.000 Lichtjahren, die Andromeda-Galaxie ist rund 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt. Das weitläufige zirkumgalaktische Medium dieser beiden Galaxien überlappt sich in der Mitte. Es ist aber zu heiß, um Sterne zu bilden – dazu muss es sich erst verdichten, abkühlen und in die Galaxien fallen.
„Im zirkumgalaktischen Medium befindet sich sogar mehr Gas, als in den Sternen innerhalb der galaktischen Scheibe vorhanden ist“, sagt Nicola Locatelli vom Nationalen Institut für Astrophysik in Italien. „Man sieht dieses Medium nicht, weil es einerseits sehr dünn und andererseits zum großen Teil stark ionisiert ist und nicht im sichtbaren Bereich leuchtet.“
Hitze und Hochgeschwindigkeit
Ein großer Teil dieses Gases ist weit über eine Million Grad Celsius heiß und deshalb nur als fahles Leuchten im Röntgenbereich sichtbar. Nachweisen lässt es sich nur mithilfe spezieller Röntgenteleskope wie eROSITA, das federführend vom Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik in Garching gebaut wurde.
„eROSITA hat eine sehr hohe Winkelauflösung, sodass wir die verschiedenen Quellen der Röntgenstrahlung gut auseinanderhalten können“, freut sich Locatelli über die qualitativ hochwertigen Daten. „Damit konnten wir nun auch die Gestalt des zirkumgalaktischen Mediums bestimmen.“ Die Gasmassen konzentrieren sich näher an der galaktischen Scheibe als bislang gedacht; sie sind nicht kugelrund verteilt, sondern diskusförmig abgeflacht.
