Große Leere und Mikrowellenhintergrund

Es wäre die größte kosmische Struktur, die Astronomen bislang entdeckt haben: Im Sternbild Eridanus am südlichen Himmel gähnt eine 1,4 Milliarden Lichtjahre große Leere. Das zeigt die Zählung von Galaxien in der Region durch ein internationales Forscherteam. Die als „Supervoid“ (engl. void: Leere, Lücke, Hohlraum) bezeichnete Struktur könne eine Erklärung für den mysteriösen „Cold Spot“ sein, eine ungewöhnlich kühle Region in der kosmischen Hintergrundstrahlung, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“.

Darstellung des gesamten Himmels mit feiner farblich kodierter Struktur, zwei kleine eingesetzte Bilder zeigen den Cold Spot und die Eridanus-Supervoid.
Eridanus-Supervoid

„Der Cold Spot ist die ungewöhnlichste Anomalie in der kosmischen Hintergrundstrahlung“, so István Szapudi von der University of Hawaii und seine Kollegen. „Die Erklärungen dafür reichen von einem statistischen Ausreißer bis zu exotischer neuer Physik.“ Die Hintergrundstrahlung ist ein Überbleibsel des Urknalls, sie kommt nahezu gleichmäßig aus allen Richtungen des Alls und besitzt eine Temperatur von 2,7 Grad über dem absoluten Nullpunkt. Am Cold Spot ist die Strahlung um 70 Millionstel Grad kühler – wobei die sonstigen typischen Temperaturschwankungen der Hintergrundstrahlung lediglich 18 Millionstel Grad betragen.

Szapudi und seine Kollegen haben nun mithilfe von Daten des Teleskops Pan-STARRS1 auf Maui, der zweitgrößten Insel des Hawaii-Archipels, sowie des Satelliten-Observatoriums „Wide Field Survey Explorer“ WISE eine dreidimensionale Karte der Galaxienverteilung in der Region um den Cold Spot erstellt. Dabei stießen die Forscher auf eine signifikant geringere Galaxien-Dichte in einer 1,4 Milliarden Lichtjahre durchmessenden Region, deren Zentrum etwa drei Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt ist.

Regionen geringer Galaxien-Dichte sind in der Astronomie nicht unbekannt. Die Materieverteilung im Kosmos zeigt Beobachtungen und Simulationen zufolge auf großen Skalen eine aus Materieansammlungen – Filamente genannt – und dazwischenliegenden Leerräumen – so genannten Voids – bestehende Struktur. Allerdings beträgt die typische Größe dieser Voids lediglich 100 Millionen Lichtjahre. Entsprechend bezeichnen Szapudi und seine Kollegen den von ihnen entdeckten Leerraum in der Eridanus-Region als „Supervoid“.

Allerdings ist die Bezeichnung als Void oder Leerraum nicht wörtlich zu nehmen: Auch in solchen Regionen gibt es Materie und Galaxien, wenn auch signifikant weniger. In der Eridanus-Supervoid ist die Galaxiendichte um 15 Prozent geringer als im kosmischen Durchschnitt. Szapudi und sein Team errechnen daraus eine Temperatur-Absenkung der kosmischen Hintergrundstrahlung um 20 Millionstel Grad. Das reicht noch nicht aus, um den Cold Spot vollständig zu erklären. Eine zufällige Übereinstimmung der Himmelspositionen des Cold Spots und der Eridanus-Supervoid sei aber sehr unwahrscheinlich, so die Forscher: „Ein kausaler Zusammenhang zwischen beiden Phänomenen ist zwanzigtausend Mal wahrscheinlicher.“ Weitere Untersuchungen sollen nun zeigen, ob die Struktur vielleicht noch größer ist und deshalb auch einen entsprechenden größeren Einfluss auf die Hintergrundstrahlung hat.