In der kalten Wildnis des Weltraums drängen sich Galaxien um die Lagerfeuer der Sterne und den sicheren Zug supermassiver Schwarzer Löcher. Zwischen diesen gemütlichen Galaxienhaufen, in denen sich der leere Raum über Millionen von Lichtjahren erstreckt, überbrückt eine schwache Gasstraße die Dunkelheit.
Dieses gasförmige intergalaktische Netzwerk ist in kosmologischen Modellen als kosmisches Netz bekannt. Es wird angenommen, dass das Netz aus langen Wasserstofffilamenten besteht, die vom Urknall übrig geblieben sind, den größten Teil (mehr als 60%) des Gases im Universum enthält und alle sternproduzierenden Regionen im Weltraum direkt speist. An den Schnittpunkten, an denen sich Filamente überlappen, erscheinen Galaxien. Zumindest ist das die Theorie.
Die Filamente des galaktischen Netzes wurden noch nie direkt beobachtet, da sie zu den schwächsten Strukturen im Universum gehören und leicht vom Leuchten der Galaxien um sie herum überschattet werden. In einer heute (3. Oktober) in der Fachzeitschrift Science veröffentlichten Studie haben Forscher nun dank einiger der empfindlichsten Teleskope der Erde das erste Foto von kosmischen Filamenten zusammengeschustert, die auf einem weit entfernten Galaxienhaufen zusammenlaufen.
Das Bild (unten) zeigt blaue Wasserstofffilamente, die sich durch eine Ansammlung alter weißer Galaxien kreuzen, die sich etwa 12 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt befinden (was bedeutet, dass die Galaxien in ungefähr den ersten anderthalb Milliarden Jahren nach dem Urknall geboren wurden). Die Filamente werden sanft vom ultravioletten Schein der Galaxien selbst beleuchtet und erstrecken sich über mehr als 3 Millionen Lichtjahre. Dies bestätigt ihren Status als eine der gigantischsten Strukturen im Weltraum.
"Diese Beobachtungen der schwächsten und größten Strukturen im Universum sind ein Schlüssel zum Verständnis der Entwicklung unseres Universums im Laufe der Zeit", schrieb Erika Hamden, Astronomin am Steward Observatory der Universität von Arizona, in einem begleitenden Kommentar zu der neuen Studie. (Hamden war nicht an der Forschung beteiligt.) Diese Beobachtungen, fügte Hamden hinzu, sind "nur die Spitze des Eisbergs" der kosmischen Netzerkennung, wobei die Forschung weitere Bilder des Netzes in anderen alten Ecken des Weltraums enthüllt.
Verbindung zum Web herstellen
Wie die neue Studie feststellt, sind die Wasserstoffflecken, aus denen die Filamente des kosmischen Netzes bestehen, so schwach, dass sie kaum vom leeren Himmel zu unterscheiden sind. Wie haben die Forscher es geschafft, diese Merkmale aus der Dunkelheit herauszuholen? Durch die Verwendung der Galaxien im Web "als kosmische Taschenlampen", schrieb Hamden.
Mit einem Instrument namens Multi Unit Spectroscopic Explorer am Very Large Telescope des European Southern Observatory zoomten die Forscher auf einen alten Galaxienhaufen im Sternbild Wassermann, der sowohl extrem groß als auch extrem alt ist. Licht von neugeborenen Sternen und von Materie zerreißenden Schwarzen Löchern beleuchtete schwach die Wasserstoffflecken, die in und zwischen diesen Galaxien wirbelten, und ermöglichte den Forschern, einen vagen Umriss der Filamente des kosmischen Netzes dort abzubilden.
Die Beobachtungen ergaben zwei parallele Wasserstoffstraßen, die die galaktischen Punkte über Millionen von Lichtjahren verbinden und von einem dritten Gasstrom überbrückt werden, der sie diagonal wie eine kosmische Abzweigung verbindet. Getreu kosmologischen Modellen schienen die Filamente des Gases die aktivsten sternbildenden Galaxien im Gitter direkt zu speisen und Wasserstoff direkt in die Häuser neugeborener Sonnen und hungriger Schwarzer Löcher zu pumpen.
Diese Studie liefert den bisher überzeugendsten Beweis dafür, dass das kosmische Netz existiert, genau wie Modelle es vorhersagen, schrieb Hamden. Das Studium so schwacher und weit entfernter Strukturen weist jedoch offensichtliche Einschränkungen auf. Zum einen ist es fast unmöglich zu sagen, wo die Kanten jedes Wasserstofffilaments enden und der leere Raum beginnt, was es verschiedenen Forschern ermöglicht, die Grenzen der Filamente unterschiedlich zu definieren, was möglicherweise zu unterschiedlichen Bildern der Strukturen führt. Darüber hinaus können bodengestützte Teleskope Filamente nur von den entferntesten alten Galaxienhaufen erfassen, die genug Licht emittieren, um zu zeigen, wie das kosmische Netz kurz nach dem Urknall erschien.
Ein weltraumgestütztes UV-Teleskop könnte die Tür öffnen, um zu untersuchen, wie sich das Web mit jüngeren, schwächeren Galaxien verbindet, aber der Einsatz eines solchen Instruments wäre schwierig und teuer, schrieb Hamden. Letztendlich bringt diese neue Studie die Sterngucker der Erde den alten und mysteriösen Welten im ganzen Universum nicht näher - aber sie erinnert uns daran, dass wir möglicherweise mehr mit ihnen verbunden sind, als wir dachten.
