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Präzisions-Astronomie : Das Universum auf der Waage

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Im April des vergangenen Jahres erkannte jedoch das neue Suchprogramm für Pulsare und extragalaktische Radiopulse, „Superb“ den registrierten Radioblitz unmittelbar und alarmierte automatisch die Kollegen anderer Observatorien. Diese organisierten innerhalb weniger Stunden eine großanlegte Suche nach weiterer Strahlung aus der fraglichen Himmelsregion. An der Fahndung war auch das 100-Meter-Teleskop „Effelsberg“ des Bonner Max-Planck-Institutes für Radioastronomie beteiligt. Dank dieser konzertierten Aktion konnte eine Art „Nachglimmen“ des Radioblitzes über fast eine Woche hinweg registriert werden, was eine recht genaue Positionsbestimmung der Quelle am Himmel ermöglichte.

Eine weitere wichtige Information über die Quelle lieferten die optischen Beobachtungen mit dem 8,2-Meter-Subaru-Teleskop auf dem Mauna Kea (Hawaii). Als Ausgangsort des Radioblitzes fand man eine elliptische Galaxie. Die Astronomen ermittelten anhand der gemessenen Rotverschiebung des abgestrahlten Lichts eine Entfernung der Galaxie von rund sechs Milliarden Lichtjahren.

Die Welt ist wieder in Ordnung

Mit diesen Informationen bot sich der Forschergruppe erstmals auch die Möglichkeit, das Universum im Bereich zwischen dieser weit entfernten Galaxie und der Erde zu „wiegen“. Die Strahlung des Radioblitzes trifft nämlich nicht bei allen Wellenlängen gleichzeitig auf ein Teleskop, sondern wird - abhängig sowohl von der Menge an Materie, die sie durchdrungen hat, als auch von der Wellenlänge der Strahlung - unterschiedlich stark verzögert. Die Geschwindigkeit einer Lichtwelle ist nämlich nur im Vakuum konstant, verringert sich aber ansonsten mit der Materiemenge, die das Licht bis zur Erde durchlaufen hat - und zwar um so mehr, je höher die Frequenz der Strahlung ist. Aus dieser frequenzabhängigen Verzögerung lässt sich ein sogenanntes Dispersionsmaß ableiten; es beschreibt die Menge des Materials, das die Strahlung auf dem Weg von der Quelle bis zur Erde durchlaufen hat.

Die ersten Prototypen der südafrikanischen Radioantennen des SKA-Arrays

Da die Wissenschaftler die Entfernung der Strahlungsquelle recht genau kennen, haben sie aus dem Dispersionsmaß des Radioblitzes die mittlere Dichte der Materie zwischen dem Entstehungsort und der Erde bestimmen können. Ihr Ergebnis verglichen sie dann mit den etablierten Modellen der Materieverteilung im Universum. Die Berechnungen, die von Michael Kramer in Bonn vorgenommen wurden, liefern ein „beruhigendes“ Resultat: Der Anteil an sichtbarer baryonischer Materie beträgt zumindest in einem Bereich von sechs Milliarden Lichtjahren fünf Prozent und damit genau so viel, wie es die kosmischen Modelle besagen, berichten die Wissenschaftler in der Zeitschrift  „Nature“.

Darin ist auch jener Anteil an normaler Materie enthalten, der bislang als „missing mass“ verbucht werden musste. Für Kramer und seine Kollegen eine weitere gute Nachricht. „Unsere Resultate zeigen das Potenzial der Radioblitze als neues Werkzeug für die Kosmologie.“ Nun hofft man, weitere Quellen schneller Radioblitze aufspüren zu können.

Möglich werden könnte das mit den geplanten Radioteleskopen des „Square Kilometre Array“ (SKA), das in Australien und Südafrika entsteht - nach derzeitigem Stand ohne deutsche Beteiligung. Denn mit dem SKA vergrößert sich die Entdeckungswahrscheinlichkeit für schnelle Radioblitze deutlich. Dadurch steigen einerseits die Chancen, den Prozess zu entschleiern, der dem seltsamen Phänomen zugrunde liegt. Zum anderen lässt sich möglicherweise die Materieverteilung auch in anderen Bereichen des Universums überprüfen, lassen sich so die kosmologischen Modelle weiter verfeinern.

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