Wissenschaftler weisen auf ein verborgenes Universum vor dem Urknall hin, das noch immer Spuren im Weltraum hinterlässt

Im Rahmen eines ehrgeizigen internationalen Projekts wurde die größte dreidimensionale Karte des Universums erstellt, die verborgene Muster offenbart und neue Hinweise auf die rätselhafte dunkle Energie liefert.

Sternspuren vor dem Mayall-Teleskop in Arizona, dem Standort des Dark Energy Spectroscopic Instrument. Bildnachweis: Foto von Luke Tyas/Berkeley Lab und KPNO/NOIRLab/NSF/AURA

Auf den ersten Blick mag das Universum wie eine verstreute Ansammlung von Galaxien ohne erkennbare Ordnung erscheinen. Internationale Forschungsergebnisse belegen jedoch das Gegenteil: Es gibt eine tiefgreifende, fast unsichtbare Struktur, die den Kosmos ordnet.

Der Astronom Satya Gontcho A. Gontcho, Assistenzprofessor an der University of Virginia, ist Teil eines weltweiten Teams, das an einer der ehrgeizigsten Durchmusterungen arbeitet, die je durchgeführt wurden.

Das Projekt stützt sich auf das Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), ein am Kitt Peak Observatory in Arizona installiertes Instrument, das bereits die größte dreidimensionale Karte des Universums erstellt hat, die jemals von Menschenhand geschaffen wurde.

Wie eine Karte des Kosmos entsteht

Das ist keine leichte Aufgabe: Wissenschaftler haben die Position von 46 Millionen Galaxien und Quasaren sowie von 19 Millionen Sternen analysiert, um deren Lage im Weltraum zu rekonstruieren.

Der Schlüssel liegt darin, eine Dimension hinzuzufügen, die wir normalerweise nicht sehen können: Entfernung. Durch äußerst präzise Messungen können Forscher jede Galaxie im Verhältnis zu den anderen verorten und so ein dreidimensionales Bild des beobachtbaren Universums erstellen.

„Das Ergebnis ist so, als würde man ein Foto machen und es in eine 3D-Karte verwandeln“, erklärte Gontcho. Diese Karte zeigt jedoch nicht nur Positionen an – sie deckt auch Muster auf.

Galaxien sind keineswegs zufällig verteilt, sondern folgen einer Art „kosmischem Gerüst“, das von dunkler Materie gebildet wird. Diese unsichtbare Struktur wirkt wie ein Netz, auf dem die größten Systeme des Universums angeordnet sind.

Die unsichtbare Rolle der Materie und der Dunklen Energie

Aktuellen Modellen zufolge besteht etwa 25 % des Universums aus dunkler Materie, einer Substanz, die kein Licht aussendet, aber eine Anziehungskraft ausübt, die Galaxien zusammenhält.

Noch rätselhafter ist die dunkle Energie, die etwa 70 % des Kosmos ausmachen soll. Im Gegensatz zur dunklen Materie hat sie den gegenteiligen Effekt: Sie treibt die Expansion des Universums voran und bewirkt, dass sich Galaxien immer schneller voneinander entfernen.

Es gibt eine tiefgreifende, fast unsichtbare Struktur, die den Kosmos ordnet.

Gontcho beschreibt es mit einer einfachen Analogie: „Es ist wie ein Wachstumshormon.“ Wir wissen, was es bewirkt, aber nicht, was es wirklich ist. Man kann es weder sehen noch direkt nachweisen; man lässt es nur anhand seiner Auswirkungen auf sich schließen.

Genau dieses Rätsel ist eine der wichtigsten Triebkräfte hinter dem DESI-Projekt.

Eine weltweite und kontinuierliche Initiative

Die Vermessung, die ursprünglich auf fünf Jahre angelegt war und später auf acht Jahre verlängert wurde, erfordert kontinuierliche Arbeit. Jede Nacht entscheidet ein Team, welche Regionen des Himmels beobachtet werden sollen, um sicherzustellen, dass die Karte vollständig und konsistent ist.

Täglich sind mehr als 25 Personen am Betrieb des Teleskops beteiligt, während das Projekt insgesamt rund 700 Wissenschaftler aus 70 Institutionen weltweit zusammenbringt. An der University of Virginia leitet Gontcho eine Gruppe von Forschern – darunter Studenten, Doktoranden und Postdoktoranden –, die die gesammelten Daten auswerten.

Dank dieser riesigen Datenbank können Wissenschaftler nachverfolgen, wie sich die Strukturen des Universums im Laufe der Zeit entwickelt haben. Mit anderen Worten: Sie können nicht nur sehen, wie es heute aussieht, sondern auch, wie es zu dem geworden ist, was es heute ist.

Ein Muster, das die Zeit überdauert

Eine der faszinierendsten Entdeckungen ist, dass die Struktur des Universums ein Muster aufweist, das sich im Laufe seiner Geschichte immer wieder wiederholt.

Gontcho vergleicht dies mit einem impressionistischen Gemälde: Indem man Millionen von Galaxien im dreidimensionalen Raum anordnet, entstehen Formen und Zusammenhänge, die sonst nicht sichtbar wären.

Dieses Muster, das seit den frühesten Stadien des Kosmos eingeprägt ist, ermöglicht es Wissenschaftlern, zu untersuchen, wie sich das Universum zu verschiedenen Zeitpunkten seiner Entwicklung vergrößert und verändert hat.

Wissenschaft, Unterricht und kritisches Denken

Neben der Forschung hebt Gontcho auch den Wert der Lehre hervor. Seit ihrem Amtsantritt an der Universität hat sie Lehrveranstaltungen mit Schwerpunkt auf wissenschaftlicher Kommunikation gefördert, insbesondere für Studierende der MINT-Fächer.

Für sie bedeutet das Verständnis eines Konzepts, es erklären zu können. Und in diesem Prozess wird kritisches Denken zu einem unverzichtbaren Werkzeug. „Es geht nicht nur darum, was man denkt, sondern auch darum, wie man denkt“, sagt sie. In einem Fachgebiet voller Unbekanntem wie der Kosmologie ist diese Fähigkeit von entscheidender Bedeutung.

So wie sich die Karte des Universums immer weiter ausdehnt, wächst auch die Liste der unbeantworteten Fragen. Doch jede neue Galaxie, die in dieses unsichtbare Geflecht eingefügt wird, bringt die Wissenschaft der Lösung des größten Rätsels von allen ein Stück näher: woraus das Universum wirklich besteht.