Ein großer Teil der verborgenen gewöhnlichen Materie des Universums scheint endlich besser lokalisiert zu sein.
Achtung vor möglicher Verwechslung: Es handelt sich nicht um dunkle Materie. Diese Materie ist nicht exotisch, sie besteht aus denselben Teilchen wie Sterne, Planeten und unser eigener Körper. Und doch blieb sie bis jetzt unsichtbar.
Simulierte Verteilung des Gases (in Blau, Grün und Gelb) um Galaxien (weiße Punkte im Bild). Die Studie zeigt, dass sich das Gas in unserem Universum weiter von den Galaxien entfernt erstreckt, als die meisten Simulationen vorhersagen, was auf eine starke Aktivität der Galaxien hindeutet, die Gas weit aus den Galaxiengruppen ausgestoßen haben.
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Das Problem besteht seit Jahrzehnten. Die Messungen des jungen Universums geben die Menge der baryonischen Materie an, die insbesondere aus Protonen und Neutronen besteht. Doch die sichtbaren Sterne, Galaxien und Wolken machen im heutigen Universum nur einen kleinen Bruchteil davon aus.
Das Team der CHIME/FRB-Kollaboration stützte sich auf schnelle Radioausbrüche. Diese sehr kurzen und sehr hellen Blitze von Radiowellen stammen von entfernten Galaxien. Wenn sie Gas durchqueren, erreichen ihre verschiedenen Wellenlängen mit einer leichten messbaren Verzögerung.
Je mehr ionisierte Materie ein Signal durchquert, desto ausgeprägter ist diese zeitliche Streuung. Die Forscher analysierten 2.870 schnelle Radioausbrüche, die vom kanadischen Radioteleskop CHIME erfasst wurden. Anschließend verglichen sie diese Messungen mit der Position von Millionen von Galaxien, die vom Instrument DESI erfasst wurden.
Dieser Vergleich zeigt einen deutlichen Zusammenhang. Regionen mit vielen Galaxien sind auch von mehr diffuser baryonischer Materie umgeben. Das Gas konzentriert sich nicht in der Nähe der Galaxien. Es erstreckt sich vielmehr weit über ihre sichtbaren Grenzen hinaus.
Laut der Studie kann diese Materie bis zu etwa 4 Millionen Lichtjahre um die Galaxien herum beobachtet werden. Diese Entfernung übertrifft die Vorhersagen vieler Simulationen. Sie deutet darauf hin, dass energiegeladene Prozesse im Inneren der Galaxien das Gas weiter hinausschleudern als erwartet.
Schwarze-Loch-Jets und Sternexplosionen können an diesem Phänomen beteiligt sein. Diese Mechanismen schleudern Gas aus den Galaxien hinaus und verändern ihre Umgebung. Das Ergebnis beantwortet nicht alle Fragen zur kosmischen Materie, gibt aber Aufschluss über ihre Verteilung.
Die Methode könnte mit der steigenden Anzahl detektierter Radioausbrüche genauer werden. Sie ermöglicht bereits die Kartierung eines sonst fast unsichtbaren Gases. Das Verständnis dieser diffusen Materie hilft auch, die Entstehung von Galaxien und ihren Austausch mit dem umgebenden Raum besser zu beschreiben.