Dunkle Materie und Dunkle Energie: Was macht 95% des Universums aus?

Nach NASA ist das Universum aus drei Zutaten zusammengesetzt: normale sichtbare Materie bei etwa 5%, dunkle Materie bei etwa 27% und dunkle Energie bei etwa 68%. Die Europäische Weltraumbehörde (ESA) setzt den kombinierten Anteil von dunkler Materie und dunkler Energie auf 95% des Universums, während gewöhnliche Materie – die Atome, die Sterne, Planeten und alles, was mit Licht messbar ist, ausmachen – den verbleibenden Rest füllt.

Was ist dunkle Materie?

Dunkle Materie ist nach NASA eine Form von Materie, die Masse und Gravitation hat, aber kein Licht ausstrahlt, absorbiert oder reflektiert. Da sie nicht direkt sichtbar ist, schließen Wissenschaftler auf ihre Anwesenheit von ihren gravitativen Auswirkungen auf sichtbare Materie. NASA beschreibt sie als die Substanz, die Galaxien vor dem Auseinanderfliegen bewahrt.

Die Idee stammt aus dem Jahr 1933, als der Schweizer Astronom Fritz Zwicky herausfand, dass sich Galaxien im Coma-Cluster zu schnell bewegten, um nur durch ihre sichtbare Masse zusammengehalten zu werden, laut NASAs Darstellung. In den 1970er Jahren verstärkte die Astronomin Vera Rubin den Fall, indem sie zeigte, dass Sterne an den äußeren Rändern von Spiralgalaxien mit Geschwindigkeiten umkreisen, die die Gravitation von sichtbarer Materie nicht erklären kann.

Die ESA merkt an, dass die fehlende, unsichtbare Masse einer typischen Galaxie etwa zehnmal größer ist als die Masse der Sterne, die Astronomen darin tatsächlich beobachten können. Ein klarstes Stück Beweis ist der Bullet Cluster, wo NASA sagt, dass Beobachtungen von 2006 zeigten, dass die durch Gravitationslinseneffekt – die Lichtablenkung durch Gravitation – erkannte Massenverteilung nicht mit dem in Röntgenstrahlen sichtbaren heißen Gas übereinstimmte und eine unsichtbare Massenkomponente andeutet.

Was ist dunkle Energie?

Dunkle Energie ist NASAs Begriff für einen mysteriösen Druck, der die Ausdehnung des Universums zu beschleunigen scheint und Galaxien mit zunehmender Geschwindigkeit auseinandertreibt. Die ESA sagt, dass die beschleunigte Ausdehnung eine überraschende Entdeckung der 1990er Jahre war, und ihre Ursache bleibt unbekannt: Sie könnte eine konstante Eigenschaft des leeren Raums, eine sich im Laufe der Zeit ändernde Kraft oder ein Zeichen dafür sein, dass aktuelle Gravitationstheorien einer Überprüfung bedürfen.

Die ESA zitiert Schätzungen ihrer Planck-Mission, die zeigen, dass dunkle Energie etwa 68% des Gesamtenergiegehalts der Materie des Universums ausmacht – eine Zahl, die mit NASAs umfasserer Aufschlüsselung von etwa 68% dunkler Energie, 27% dunkler Materie und 5% gewöhnlicher Materie übereinstimmt.

Warum dies gerade jetzt untersucht wird

Im April 2026 kündigte das Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) an, dass es seine ursprünglich geplante fünfjährige Umfrage vorzeitig abgeschlossen hatte, wobei mehr als 47 Millionen Galaxien und Quasare kartiert wurden – über sein ursprüngliches 34-Millionen-Ziel hinaus – plus 20 Millionen Sterne der Milchstraße, was die Zusammenarbeit als die größte hochauflösende 3D-Karte des bisher erstellten Universums bezeichnete, nach DESIs eigener Ankündigung.

Die Analyse der ersten drei Jahre von DESIs Daten ergab Hinweise darauf, dass dunkle Energie möglicherweise keine feste kosmologische Konstante ist, sondern stattdessen ihre Stärke im Laufe der kosmischen Zeit ändern könnte, sagte die Zusammenarbeit. Vollständige Ergebnisse der dunklen Energie aus DESIs vollständigem fünfjährigem Datensatz werden 2027 erwartet, und die Umfrage wird bis 2028 weiterhin beobachten und ihre Himmelsfläche um etwa 20% erweitern.

Auf der Seite der dunklen Materie berichteten Wissenschaftler des LUX-ZEPLIN (LZ)-Experiments – ein Flüssigxenon-Detektor, der von etwa 250 Forschern aus 38 Institutionen in der Sanford Underground Research Facility in South Dakota betrieben wird – über eine einzelne unerklärte Partikelwechselwirkung, die am 16. Juni 2023 erkannt und 2026 auf der TeV Particle Astrophysics-Konferenz in Japan vorgestellt wurde, wie Al Jazeera berichtete.

Beteiligte Forscher, einschließlich Rick Gaitskell, sagten, dass das Team den Daten nicht voraus sein möchte und Hintergrundgeräusche noch ausschließen muss, bevor das Signal als echte Dunkle-Materie-Erkennung behandelt wird, nach demselben Bericht.

Wie Wissenschaftler planen, es einzuengen

NASAs Nancy Grace Roman Space Telescope ist dazu ausgelegt, dunkle Energie mit drei Methoden zu untersuchen: Verfolgung von Mustern namens Baryon Acoustic Oscillations aus dem frühen Universum, Beobachtung von Tausenden von Typ-Ia-Supernovae in der kosmischen Geschichte und Messung schwacher Gravitationslinseneffekte, um die Verteilung von Materie – einschließlich dunkler Materie – abzubilden, nach NASAs Missionsbeschreibung.

Die Euclid-Mission der ESA verfolgt ein paralleles Ziel: Kartierung der Galaxienverteilung über die letzten 10 Milliarden Jahre über mehr als ein Drittel des Himmels, um die Expansionsrate des Universums besser als 10% genau zu messen und Einsteins allgemeine Relativitätstheorie bis zu 2% Genauigkeit zu testen, laut ESA.