Unsichtbare Materie aus dem Dunkel geholt
Bereits Einstein hatte die Existenz des Gravitationslinseneffekts für möglich gehalten, der aus seiner Allgemeinen Relativitätstheorie folgt. Dieser Theorie zufolge tritt Materie über Gravitation mit allen nahegelegenen Objekten in Wechselwirkung, sogar mit Licht. Daraus folgt, dass Dunkle Materie, die zwischen einem Teleskop und einer entfernten Lichtquelle liegt, das aus der Quelle stammende Licht auf seinem Weg zu seinem Beobachter krümmt. In ihrem Bemühen, dem Aufbau des Universums auf den Grund zu gehen, befassten sich die Wissenschaftler des EU-finanzierten Projekts 'Cosmological applications of lensing and intrinsic correlations of ellipticities' (CALICE) mit dem Gravitationslinseneffekt. Die Beobachtung einer Reihe zusammenhängender Verzerrungen bei einer Vielzahl an Hintergrundgalaxien verschiedener Entfernung gibt Auskunft über die Verteilung Dunkler Materie zu verschiedenen Ausdehnungsstadien des Universums. Dieser tomographische schwache Linseneffekt liefert Informationen zum Ausdehnungsverhalten und dementsprechend zu Dunkler Energie und möglichen Abweichungen des Gravitationseffekts von Einsteins Theorie. Der im CALICE-Projekt verfolgte Ansatz basierte auf der Entwicklung einer Methode zur Parameterschätzung, die auf Grundlage einer Reihe von Programmiercodes erstellt wurde. Mithilfe dieser Methode kann, durch das in ihr integrierte Modell zur Dunklen Energie, das entsprechende Gravitationslinsensignal vorhergesagt werden. Auch beobachtete oder simulierte Werte können eingespeist werden. Theoretische Modellierung und Datenanalyse werden in einem statistischen Prozess miteinander kombiniert, um die Wahrscheinlichkeit der theoretischen Modelle zu bestimmen. Auf Grundlage dieser Methodologie untersuchten die Projektteilnehmer die Gültigkeit der abgewandelten Gravitationsmodelle, indem sie Parameter in den Gleichungen zur Allgemeinen Relativitätstheorie veränderten. Die gemessenen Gravitationslinsensignale konnten jedoch auch mit der Standardgravitationstheorie gut erklärt werden. Außerdem zogen die CALICE-Mitarbeiter zur Erklärung der zunehmenden Ausdehnungsrate des Universums Modelle Dunkler Energie in Betracht, die auch Spätzeit-Oszillationen enthielten. Ebenso Teil des Projekts war die Erforschung der Auswirkung des schwachen Gravitationslinseneffekts auf die kosmische Hintergrundstrahlung, wobei mit Erfolg neue Messverfahren entwickelt werden konnten. Die im Rahmen des Projekts gewonnenen Daten stellen einen gemeinschaftlich erbrachten Beitrag zur Mission 'Euclid' der Europäischen Weltraumorganisation (European Space Agency, ESA) dar. So können die Gravitationslinsensignale hochauflösend aufgezeichnet werden und es kann ermittelt werden, ob Dunkle Materie für diese erforderlich ist oder ob vielmehr die Allgemeine Relativitätstheorie abgewandelt werden muss.
Schlüsselbegriffe
Dunkle Materie, Gravitationslinse, allgemeine Relativitätstheorie, Universum, Ausdehnung, schwacher Linseneffekt, Gravitation
