Hubble findet extrem lichtschwache Galaxie – Ein Labor für Dunkle Materie

Eine internationale Forschungsgruppe hat mit dem Hubble Space Telescope eine außergewöhnliche Galaxie im rund 240 Millionen Lichtjahre entfernten Perseus Cluster identifiziert, die nahezu vollständig aus Dunkler Materie zu bestehen scheint. Die Galaxie, katalogisiert als CDG-2, sendet extrem wenig sichtbares Licht aus. Nach Analyse der Sternpopulationen und der dynamischen Eigenschaften kommen die Forschenden zu dem Schluss, dass rund 99 Prozent ihrer Masse nicht aus gewöhnlicher baryonischer Materie bestehen.

Die Ergebnisse wurden von der NASA veröffentlicht und basieren auf hochauflösenden Hubble-Aufnahmen.

Eine Galaxie am Rand der Sichtbarkeit

CDG-2 gehört zur Klasse der sogenannten ultra-diffusen Galaxien. Diese Objekte besitzen eine Ausdehnung vergleichbar mit der Milchstraße, enthalten jedoch nur einen Bruchteil der Sterne. Entsprechend gering ist ihre Oberflächenhelligkeit – sie sind praktisch „durchsichtig“ gegenüber dem Nachthimmel.

Im konkreten Fall war die Galaxie nicht direkt als zusammenhängende Struktur sichtbar. Stattdessen identifizierten Astronom:innen zunächst mehrere kompakte Kugelsternhaufen – dichte Ansammlungen aus jeweils hunderttausenden alten Sternen. Erst ihre räumliche Verteilung verriet, dass sie gravitativ an ein gemeinsames, jedoch kaum leuchtendes System gebunden sind.

Diese indirekte Nachweismethode ist entscheidend: Wenn eine Galaxie selbst kaum Sterne enthält, kann ihre Existenz nur über die Bewegung gebundener Objekte oder über gravitative Effekte erschlossen werden.

Warum 99 % Dunkle Materie?

Die Massenabschätzung erfolgte über die Dynamik der Kugelsternhaufen. Deren Geschwindigkeiten hängen direkt vom Gravitationspotenzial der umgebenden Galaxie ab. Ist dieses stärker als durch die sichtbare Sternmasse erklärbar, muss zusätzliche, unsichtbare Masse vorhanden sein.

Die Analyse zeigt, dass die sichtbaren Sterne nur etwa ein Prozent der Gesamtmasse ausmachen. Der Rest entfällt auf Dunkle Materie – jene bislang nicht direkt nachgewiesene Materieform, die nicht elektromagnetisch wechselwirkt, aber gravitativ wirksam ist.

Zum Vergleich: Auch die Milchstraße besteht zu etwa 80–90 Prozent aus Dunkler Materie. CDG-2 übertrifft diesen Anteil jedoch deutlich und zählt damit zu den extremsten bekannten Beispielen.

Bedeutung für die Kosmologie

Dunkle Materie macht nach aktuellem kosmologischem Standardmodell etwa 27 Prozent des Energie-Materie-Gehalts des Universums aus. Ihre Natur ist jedoch weiterhin ungeklärt. Galaxien wie CDG-2 bieten ein einzigartiges Testlabor, da hier der Einfluss gewöhnlicher Materie minimiert ist.

In klassischen Spiralgalaxien überlagern komplexe baryonische Prozesse – Sternentstehung, Supernova-Feedback, Gasdynamik – die reine Dunkle-Materie-Signatur. In einer ultra-diffusen, sternarmen Galaxie hingegen lässt sich die gravitative Struktur deutlich „reiner“ untersuchen.

Solche Systeme helfen dabei, Modelle zur Verteilung Dunkler Materie – etwa kalte Dunkle Materie (CDM) oder alternative Gravitationstheorien – empirisch zu prüfen.

Entstehung: Gescheiterte Milchstraße oder ausgezehrte Zwerggalaxie?

Die Entstehung ultra-diffuser Galaxien ist Gegenstand intensiver Forschung. Zwei Hypothesen dominieren:

Eine Möglichkeit ist, dass es sich um „gescheiterte“ massive Galaxien handelt, die zwar früh ein großes Dunkle-Materie-Halo entwickelten, jedoch aus bislang ungeklärten Gründen kaum Sterne bildeten.

Alternativ könnten starke gravitative Wechselwirkungen im dichten Umfeld des Perseus-Haufens Gas aus der Galaxie herausgerissen haben. Ohne Gas keine Sternentstehung – zurück bleibt ein aufgeblähtes, dunkelmateriedominiertes System.

Welche Erklärung zutrifft, lässt sich aus den bisherigen Daten nicht eindeutig ableiten. Angaben zu möglichen Wechselwirkungen oder detaillierten Spektralanalysen sind in der veröffentlichten Mitteilung nicht umfassend enthalten.

Methodische Einordnung und Unsicherheiten

Die Studie basiert auf hochauflösender Bildgebung und der Identifikation mehrerer Kugelsternhaufen als Massen-Tracer. Entscheidend ist dabei die Annahme, dass diese Objekte gravitativ gebunden und repräsentativ für das Gesamtpotenzial sind.

Die Unsicherheit ergibt sich vor allem aus der begrenzten Zahl identifizierter Sternhaufen sowie aus möglichen Projektions­effekten innerhalb des Galaxienhaufens. Auch alternative Erklärungen – etwa eine ungewöhnliche Massenverteilung oder dynamische Störungen – können nicht vollständig ausgeschlossen werden.

Angaben zu Interessenkonflikten wurden in der Mitteilung nicht gemacht.

Ein Fenster in die unsichtbare Struktur des Kosmos

CDG-2 ist kein spektakuläres Objekt im visuellen Sinn – sie ist nahezu unsichtbar. Doch gerade diese Unsichtbarkeit macht sie wissenschaftlich wertvoll. Je weniger normale Materie beteiligt ist, desto klarer tritt die dominierende Rolle Dunkler Materie hervor.

Die Entdeckung erweitert das bekannte Spektrum galaktischer Strukturen und liefert einen weiteren Baustein für das Verständnis der großskaligen Materieverteilung im Universum. Ob solche „Geistergalaxien“ seltene Ausnahmen oder bislang übersehene Massenphänomene sind, werden künftige Beobachtungen mit noch empfindlicheren Instrumenten zeigen.