Forscher aus New York haben in Daten des Planck-Satelliten erstmals belastbare Hinweise gefunden, dass das heiße Gas in Galaxienhaufen kreist und strömt und dabei einen winzigen Warm-kalt-Abdruck in der Hintergrundstrahlung hinterlässt.
Das heiße Gas in Galaxienhaufen, den größten von der Schwerkraft zusammengehaltenen Gebilden im Universum, ist offenbar so stark in Bewegung, dass es einen messbaren Abdruck im ältesten Licht des Kosmos hinterlässt.
Dieser Effekt ist seit Jahrzehnten vorhergesagt, ließ sich aber bisher nicht zuverlässig vom Grundrauschen des Himmels trennen.
Samuel Goldstein und J. Colin Hill von der Columbia University haben dafür Himmelskarten des Planck-Satelliten mit den Bewegungen einzelner Galaxien kombiniert und in 25 Haufen jeweils eine Seite gefunden, die minimal wärmer erscheint, und eine, die minimal kälter wirkt.
Damit lässt sich künftig aus dem Licht des frühen Universums ablesen, wie ruhig oder aufgewühlt es im Inneren dieser kosmischen Riesen zugeht.
Wie bewegtes Gas das älteste Licht verändert
Ein Galaxienhaufen besteht aus Hunderten bis Tausenden Galaxien, zwischen denen riesige Mengen extrem heißen Gases schweben.
Durch dieses Gas fällt die kosmische Hintergrundstrahlung, ein schwaches Nachglühen aus der Frühzeit des Universums, das den ganzen Himmel gleichmäßig ausfüllt.
Ein kleiner Teil dieses Lichts prallt dabei an Elektronen ab, also an winzigen, elektrisch geladenen Teilchen im Gas.
Kommt das Gas auf uns zu, erhält das abgelenkte Licht einen kleinen Energieschub und erscheint etwas wärmer, entfernt es sich, wirkt es etwas kälter.
Es ist dasselbe Prinzip, nach dem die Sirene eines Krankenwagens höher klingt, solange er auf uns zufährt.
Astronomen haben diesen sogenannten kinetischen Sunyaev-Zeldovich-Effekt bereits gemessen, allerdings nur bei Haufen, die sich als Ganzes durchs All bewegen.
Warum die Drehung bislang im Rauschen verschwand
Wenn sich das Gas in einem Haufen dreht oder nach einem Zusammenstoß mit einem anderen Haufen herumströmt, bewegt sich eine Seite auf uns zu und die andere von uns weg.
Der Haufen müsste dann auf der einen Seite eine Spur wärmer und auf der anderen eine Spur kälter aussehen.
Dieses Muster ist aber so schwach, dass es in den natürlichen Schwankungen der Hintergrundstrahlung untergeht, die selbst wie ein unruhiges Fleckenmuster aussieht.
Legt man viele Haufen übereinander, heben sich zufällige Flecken zwar gegenseitig auf.
Das funktioniert jedoch nur, wenn man die Drehrichtung jedes Haufens kennt, denn sonst landet die warme Seite des einen auf der kalten Seite des anderen und das echte Signal löscht sich ebenfalls aus.
Ein Team um Eric Baxter hatte das mit einer kleineren Auswahl an Haufen bereits versucht, fand aber nur einen schwachen Hinweis, der sich nicht klar vom Zufall abgrenzen ließ.
Wie das Team die Drehrichtung aus den Galaxien ablas
Goldstein und Hill nutzten Karten des europäischen Planck-Satelliten, der die Hintergrundstrahlung am ganzen Himmel in vielen Frequenzbereichen vermessen hat.
Weil Störquellen wie der Staub unserer Milchstraße in jedem Bereich anders leuchten, ließen sie sich so weitgehend herausrechnen.
Die Bewegungsrichtung lasen die beiden aus der Sloan-Himmelsdurchmusterung ab, die das Licht unzähliger Galaxien in seine Farben zerlegt hat und so verrät, ob eine Galaxie auf uns zu oder von uns weg fliegt.
Für jeden Haufen teilten sie die Galaxien gedanklich in zwei Hälften und drehten die Trennlinie so lange, bis der Unterschied zwischen beiden Seiten am größten war.
Haufen ohne klare Richtung sortierten sie aus, sodass am Ende 25 nahe und massereiche Haufen übrig blieben, darunter der bekannte Coma-Haufen im Sternbild Haar der Berenike.
Anschließend richteten sie die Himmelsausschnitte so aus, dass die Bewegungsrichtung überall gleich lag, und legten sie übereinander, wobei schwere Haufen mehr Gewicht bekamen, weil sie mehr Gas enthalten.
Die Studie ist bislang als Preprint erschienen und wurde noch nicht unabhängig von Fachkollegen begutachtet.
Welche anderen Erklärungen die Forscher ausschlossen
Um den Zufall zu prüfen, wiederholten die beiden ihr Verfahren immer wieder an beliebigen Stellen des Himmels, an denen gar kein Haufen liegt.
Nur in etwa einem von 5000 Versuchen tauchte dort ein ebenso deutliches Muster auf.
Danach nahmen sie sich eine naheliegende Alternative vor, denn auch der Staub in den mitkreisenden Galaxien könnte ein Warm-kalt-Muster erzeugen.
In dem Frequenzbereich, in dem Staub besonders hell leuchtet, zeigte sich aber keine Spur davon, was zu den eher alten und staubarmen Galaxien solcher Haufen passt.
Auch ohne den schweren Coma-Haufen, der allein überproportional ins Gewicht fiel, blieb das Muster deutlich erkennbar.
Offen bleibt dagegen, ob sich das Gas tatsächlich als Ganzes dreht oder ob es nach Zusammenstößen mit anderen Haufen durcheinanderströmt, denn einige der untersuchten Haufen verschmelzen gerade mit Nachbarn.
In der überarbeiteten Fassung ihrer Studie haben die Autoren deshalb den Titel erweitert und sprechen nun neben Rotation ausdrücklich auch von Gasbewegungen im Inneren der Haufen.
Was die gestapelten Karten zeigen und was daraus folgt
Im übereinandergelegten Bild erscheint die eine Hälfte wärmer und die andere kälter, und zwar entlang der Richtung, die zuvor aus den Galaxien abgelesen wurde.
Der Unterschied beträgt rund 25 Millionstel Grad.
Ein Fieberthermometer, das Zehntelgrad anzeigt, bräuchte vier zusätzliche Stellen hinter dem Komma, um einen so kleinen Unterschied überhaupt darzustellen.
Stärke und Form des Signals stimmen laut den Autoren „qualitativ mit den Vorhersagen modernster Simulationen überein“.
„Diese Ergebnisse etablieren ein neues Werkzeug, mit dem sich der dynamische Zustand von Galaxienhaufen anhand von Daten der Hintergrundstrahlung untersuchen lässt“, schreiben Goldstein und Hill.
Das könnte auch helfen, Galaxienhaufen genauer zu wiegen.
Astronomen schätzen ihr Gewicht oft aus dem Druck des heißen Gases, das sich gegen die Schwerkraft stemmt, und wenn ein Teil des Gases zusätzlich durch Drehung getragen wird, übersieht diese Methode einen Teil der Masse.
Bestehende Kataloge enthalten bereits ein Vielfaches an Haufen, und künftige Himmelskarten mit schärferem Blick sollen es erlauben, ruhig kreisende Haufen von frisch kollidierten zu unterscheiden.
Wenn du jemanden kennst, der den Nachthimmel für einen Ort des Stillstands hält, schick ihm diese Geschichte.
Meine Einordnung
Besonders elegant finde ich, dass hier zwei völlig unabhängige Messungen ineinandergreifen, weil die Galaxien die Richtung vorgeben und das uralte Licht dann bestätigt, dass auch das unsichtbare Gas dieser Richtung folgt.
Gleichzeitig ist das Ergebnis ein starker Hinweis und noch keine Entdeckung im strengen Sinn, denn die Schwelle, ab der Physiker davon sprechen, liegt noch deutlich höher.
Sympathisch ist die Offenheit der Autoren, die sogar einräumen, dass einer ihrer Rechentricks auch von einer glücklichen Zufallsschwankung profitiert hat.
Dass sich in diesen gigantischen Gebilden das Gas bewegt, überrascht kaum, doch dass sich diese Bewegung aus einem Licht ablesen lässt, das seit der Frühzeit des Universums unterwegs ist, hat für mich etwas zutiefst Faszinierendes.
Quelle: Samuel Goldstein (Columbia University), arXiv, 2026; arXiv:2512.10951
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