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„Giant Arc“ widerspricht Kosmologie

3,3 Milliarden Lichtjahre langer Galaxienbogen stellt das kosmologische Gleichheitsprinzip in Frage

Giant Arc
Im fernen Kosmos haben Astronomen einen riesigen Bogen aus Galaxien und Galaxienhaufen entdeckt. Er überspannt 1/15 des beobachtbaren Kosmos. © University of Central Lancashire

Größer als „erlaubt“: Astronomen haben einen 3,3 Milliarden Lichtjahre langen Bogen aus Galaxien entdeckt – eine der größten bekannten Strukturen des Kosmos. Der rund 9,2 Milliarden Lichtjahre entfernte Bogen überspannt rund 1/15 des gesamten beobachtbaren Universums. Nach Ansicht der Forschenden wirft dies die Frage auf, ob die Materie im großen Maßstab wirklich so gleichmäßig verteilt ist wie es gängige Kosmologie besagt.

Der gängigen Lehrmeinung nach bildet die Materie im Kosmos zwar großräumige Strukturen wie Galaxienhaufen, kosmische Filamente oder auch Supercluster. Betrachtet man das Universum aber in großen Maßstäben, sozusagen von weiter weg, ist die Materie zwar „klumpig“, aber dennoch weitgehend gleichmäßig verteilt. Wenn man einen beliebigen Himmelsausschnitt von rund 300 Millionen Lichtjahren Kantenlänge betrachtet, ähnelt er in Bezug auf Galaxiendichte, Temperatur oder Strahlungsausstoß allen anderen Ausschnitten – so die Theorie.

Giant Arc 2
Die grauen Flecken repräsentieren die mittels Spektrum identifizierten Galaxien und Galaxienhaufen, die blauen Punkte sind Hintergrundquasare. Der Giant Arc ist in der Bildmitte zu erkennen. © Alexia et al./ University of Central Lancashire

Bogen überspannt ein Fünfzehntel des Himmels

Doch jetzt haben Astronomen um Alexia Lopez von der University of Central Lancashire eine Struktur entdeckt, die nicht zu diesem kosmologischen Prinzip eines homogenen und isotropen Universums passt – sie ist zu groß. Es handelt sich um einen gigantischen Bogen aus fernen Galaxien und Galaxienhaufen im Sternbild Bärenhüter (Bootes), der 3,3 Milliarden Lichtjahre lang ist. Er überspannt damit 1/15 des beobachtbaren Kosmos, wie die Forschenden erklären.

Aufgespürt hat das Team diesen fast symmetrischen, rund 9,2 Milliarden Lichtjahre entfernten „Giant Arc“ über subtile Veränderungen im Licht noch weiter entfernt liegender Quasare. „Ein Quasar scheint wie ein heller Scheinwerfer durch die Galaxien im Vordergrund“, erklärt Alexia. „Anhand eines charakteristischen Paares von Absorptionslinien des Magnesium-II-Ions können wir ermitteln, wo das Licht durch eine Galaxie geschienen ist. Dadurch lässt sich auch Materie kartieren, die sonst wegen ihres schwachen Scheins unsichtbar bleiben würde.“

Kosmologischer Grenzwert überschritten

Das Ungewöhnliche an dem Galaxienbogen ist seine enorme Ausdehnung, denn er widerspricht dem kosmologischen Prinzip eines homogenen und isotropen Universums. „Den Kosmologen zufolge liegt das theoretische Größenlimit bei 1,2 Milliarden Lichtjahren“, erklärt Alexia. Die Großstrukturen des Kosmos dürfen demnach nicht größer sein als dieser Grenzwert, wenn die Materieverteilung trotzdem noch gleichmäßig sein soll.

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„Aber der Giant Arc ist fast dreimal größer als dieses Limit“, sagt die Astronomin. Hinzu komme, dass der Galaxienbogen nicht die erste und einzige Struktur im Kosmos sei, die das kosmologische Größenlimit sprengt. Ebenfalls zu groß ist ein rund fünf Milliarden Lichtjahre großer Ring aus Gammastrahlen und der rund 1,35 Milliarden Lichtjahre lange Sloan Great Wall – eine riesige Wand aus Galaxien, die rund eine Milliarde Lichtjahre von uns entfernt liegt.

Nur Ausreißer oder doch mehr?

Nach Ansicht des Astronomenteams stehen diese kosmischen Phänomene in deutlichem Widerspruch zur gängigen Theorie. „Die wachsende Zahl solcher Strukturen oberhalb des kosmologischen Größenlimits lässt sich immer schwerer ignorieren“, sagt Alexia. „Das weckt die Frage, ob diese gigantischen Strukturen wirklich nur einzelne Ausreißer sind oder ob vielleicht mehr dahintersteckt, als das Standardmodell der Kosmologie erklären kann.“

Noch ist unklar, wie diese Großstrukturen einst zustande kamen und wie sich ihre Existenz mit dem kosmologischen Prinzip vereinbaren lassen. „Der Giant Arc wirft in dieser Hinsicht mehr Fragen auf als er beantwortet“, so Alexia. Wie sie erklärt, ist der Galaxienbogen relativ gesehen sogar noch größer als er uns heute scheint.

„Wir sehen diesen Galaxienbogen jetzt, aber in Wirklichkeit zeigen uns diese Beobachtungsdaten das Universum, als es nicht einmal halb so alt war wie heute, weil das Licht Milliarden Jahre zu uns unterwegs war“, erklärt Alexia. „Zur Zeit des Giant Arc war das Universum aber noch 1,8-mal kleiner als heute.“ Das macht den Galaxienbogen zu einem noch größeren „Ausreißer“ im Kosmos. (238th virtual meeting of the American Astronomical Society)

Quelle: University of Central Lancashire

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