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Mapping the Dark Web of the Cosmos

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Zur Verteilung Dunkler Materie im Universum

Ein EU-finanzierte Projekt entwickelte neue Werkzeuge, um die Verteilung Dunkler Materie rings um die größten Strukturen des Universums darzustellen, z.B. Galaxienhaufen.

Grundlagenforschung
Weltraum

Eine der überraschendsten Entdeckungen im letzten Jahrhundert war, dass sichtbare Materie kaum 5 % der Gesamtmasse des Universums ausmacht. Obwohl dunkle Materie nicht direkt beobachtet werden kann, wird ihre Existenz aus der Gravitationswirkung abgeleitet, die sie etwa auf Galaxien ausübt. Karten zur Verteilung dunkler Materie könnten Antworten auf einige grundlegende Fragen geben, etwa zum Gravitationsmodell, das den Ursprung von Galaxien oder Galaxienhaufen erklärt, zur allgemeinen Relativitätstheorie Einsteins, zu mikroskopischen Eigenschaften dunkler Materie und zur Wechselwirkung von Baryonen. Allerdings sind aktuelle numerische Modelle zum Einfluss dunkler Materie auf große Gebilde noch stark vereinfacht und können geringfügige Unterschiede bei Strukturbildungsmodellen noch nicht im Detail darstellen. Das EU-finanzierte Projekt WEBMAP (Mapping the dark web of the cosmos) sollte dieses Problem aus dem Weg räumen und Techniken und Werkzeuge entwickeln, die alle morphologischen Daten aus der Himmelsbeobachtung einbeziehen. Die Forschergruppe entwickelte eine Computermethode zur Charakterisierung der 2D-Morphologie für Karten Dunkler Materie mit computergestützten Algorithmen. Damit können aus Bilddaten bis zu 3.000 eindeutige Bilddeskriptoren extrahiert werden, um auf dieser Basis Karten zu Dunkler Materie unbekannter Herkunft zu auszuwerten. Da die Verteilung Dunkler Materie nicht direkt beobachtbar ist, konzipierte WEBMAP ein weiteres Werkzeug, um mittels Massenkartierung und verfügbaren Beobachtungsdaten die Verteilung darzustellen. Auch Beobachtungsdaten wurden mit numerischen Modellen ausgewertet. Der erste Datensatz CLASH (Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble) ermöglicht eine auf mehreren Wellenlängen basierende Zählung von 25 Galaxienhaufen mit Hubble-Teleskopen. Damit können die größten gravitationsgebundenen Systeme im beobachtbaren Universum kartiert werden. Mittels Massenkartierung wurden Karten dieser Cluster in mehreren Auflösungen erstellt und erstmals die verschiedenen Bilder einer Gravitationslinsen-Supernova analysiert. Karten zur Verteilung liefern der Forschung Aufschluss über die Art der Dunklen Materie und Antworten auf große kosmologische Fragestellungen. Die Projektergebnisse wurden in 19 unabhängigen Zeitschriften, 2 Pressemitteilungen und einem Leitartikel vorgestellt.

Schlüsselbegriffe

Dunkle Materie, Galaxienhaufen, Verteilung Dunkler Materie, WEBMAP, Verteilungskarten

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