Das Universum hat ein Buchhaltungsproblem. Kurz nach dem Urknall bestand rund ein Sechstel aller Materie aus gewöhnlichen Baryonen – den Protonen und Neutronen, aus denen Sterne, Planeten und auch wir selbst aufgebaut sind. Zählt man jedoch alles zusammen, was heute in Sternen, Galaxien und Gaswolken sichtbar ist, kommt man nur auf etwa ein Zehntel dieser baryonischen Materie. Der große Rest galt lange als verschollen.
Nun hat ein Team des Massachusetts Institute of Technology im Rahmen der CHIME/FRB-Kollaboration das fehlende Material dingfest gemacht – und zwar mit schnellen Radioblitzen (Fast Radio Bursts, FRB), millisekundenkurzen, extrem hellen Radiowellenausbrüchen aus fernen Galaxien.
Verschmierte Signale als Waage
Der Trick liegt in einer Eigenheit dieser Signale: Durchqueren sie Materie, werden sie zeitlich "verschmiert", und je mehr Materie im Weg liegt, desto stärker fällt dieser Effekt aus. "Wir können diese Verschmierung sehr präzise messen", erläutert Erstautor Haochen Wang vom Kavli-Institut für Astrophysik des MIT. Das Team verglich die Verschmierung tausender Radioblitze mit den Positionen von mehr als sechs Millionen Galaxien aus der DESI-Durchmusterung.
Das Ergebnis: Wo mehr Galaxien stehen, findet sich mehr der bislang unsichtbaren Materie. Sie liegt in extrem dünnen Wolken, die Galaxiengruppen umhüllen und sich über rund vier Millionen Lichtjahre erstrecken – weit weiter, als Modelle vorhergesagt hatten. Die Studie ist in den Physical Review Letters erschienen.
Das hat Folgen über die reine Bilanz hinaus. Damit die Materie so weit hinausgeschleudert werden konnte, müssen Prozesse wie die Jets Schwarzer Löcher und explodierende Sterne kräftiger wirken als gedacht. "Diese Messungen deuten darauf hin, dass die Aktivität von Sternen und Schwarzen Löchern stärker und deutlich heftiger ist als vorhergesagt", sagt Ko-Autor Kiyoshi Masui. Ein jahrzehntealtes Rätsel der Kosmologie ist damit ein gutes Stück kleiner geworden.