Webb kartiert Dunkle Materie im COSMOS-Feld detailliert

Gewöhnliche Materie – darunter Teilchen wie Protonen und Neutronen – macht etwa ein Sechstel der gesamten Materie im Universum aus; der Rest ist Dunkle Materie, heißt es in der in Nature Astronomy veröffentlichten Arbeit. Dunkle Materie sendet kein Licht aus, reflektiert, absorbiert und blockiert es auch nicht. Ihre Anwesenheit wird unter anderem anhand ihrer gravitativen Wirkung untersucht. Die Karte des Teams ist daher keine Aufnahme einer unsichtbaren Substanz: Sie nutzt die Ablenkung des Lichts ferner Galaxien durch Masse zwischen diesen Galaxien und der Erde.

Eine von vielen Teleskopen beobachtete Region

Die Informationen über das Ergebnis wurden am 26. Januar 2026 veröffentlicht: An diesem Tag erschien der Fachartikel, und das JPL der NASA stellte die Arbeit vor. Die Forschung verwendet Bilder des James-Webb-Weltraumteleskops, einer internationalen Mission unter Leitung der NASA gemeinsam mit der Europäischen Weltraumorganisation und der Kanadischen Weltraumorganisation. Die Karte umfasst 0,77° × 0,70° innerhalb des COSMOS-Feldes im Sternbild Sextant. Das vom JPL beschriebene Gesamtgebiet ist etwa 2,5-mal so groß wie der Vollmond.

Mindestens 15 boden- und weltraumgestützte Teleskope haben diese Region im Rahmen des COSMOS-Surveys beobachtet. Ziel ist laut JPL, den Ort gewöhnlicher Materie genau zu messen und diese Verteilung mit der Dunkler Materie zu vergleichen. Webb beobachtete das Gebiet rund 255 Stunden lang und identifizierte fast 800.000 Galaxien, einige davon zum ersten Mal.

Vom abgelenkten Licht zur Massenkarte

Das Team nutzte die schwache Gravitationslinse: Es maß, wie dazwischenliegende Masse den Raum krümmt und das Licht ferner Galaxien zur Erde hin ablenkt. Aus der Verzerrung des Lichts lässt sich die Verteilung der Masse im Vordergrund erschließen. Durch die Untersuchung vieler Galaxien erstellten die Forschenden eine Massenkarte, die Dunkle Materie einschließt; es handelt sich nicht um einen direkten optischen Nachweis dieser Materie.

Der Artikel berichtet von Formmessungen an 129 Galaxien pro Quadratbogenminute; viele davon wurden unabhängig in den Bändern F115W und F150W gemessen. Auf Grundlage dieser Analyse geben die Autoren eine Winkelauflösung von 1,00 ± 0,01 Bogenminuten an. Der Fachartikel und die NASA beschreiben die Auflösung der Karte als mehr als doppelt so hoch wie die früherer Karten derselben Region, die mit dem Hubble-Weltraumteleskop erstellt wurden.

Webbs Empfindlichkeit ermöglichte es, etwa zehnmal so viele Galaxien wie in Karten des Gebiets von bodengestützten Observatorien und doppelt so viele wie in Hubbles Karte einzubeziehen. Um die Entfernungsmessungen vieler Galaxien zu verfeinern, nutzte das Team außerdem Webbs MIRI-Instrument zusammen mit Beobachtungen anderer boden- und weltraumgestützter Teleskope. MIRI erfasst mittlere Infrarotwellenlängen; laut JPL ist es dadurch auch besonders geeignet, von kosmischen Staubwolken verdeckte Galaxien aufzuspüren.

Filamente, Galaxienhaufen und gewöhnliche Materie

Die Karte zeigt dichte Bereiche Dunkler Materie, die durch weniger dichte Filamente verbunden sind und ein netzartiges Gebilde bilden, das als kosmisches Netz bekannt ist. Gewöhnliche Materie, darunter Galaxien, folgt tendenziell dieser Struktur. Der Artikel beschreibt Massenstrukturen bis zu einer Rotverschiebung von z ≈ 2 und nennt eine als am weitesten entfernt identifizierte Struktur bei z ≈ 1,1.

Die räumliche Überlappung von Dunkler und gewöhnlicher Materie zählt zu den zentralen Beobachtungen der Studie. Die Autoren deuten diese Übereinstimmung als Hinweis auf eine gravitative Beziehung: Die Schwerkraft Dunkler Materie würde gewöhnliche Materie in dieselben Regionen ziehen. Nach der Darstellung des JPL gehen Forschende davon aus, dass sich Dunkle Materie möglicherweise zuerst zusammenballte und diese Ansammlungen anschließend gewöhnliche Materie anzogen. So seien Gebiete mit genügend Material entstanden, damit Sterne und Galaxien zu bilden beginnen konnten. Die Karte liefert einen hochauflösenden Maßstab, um Theorien über Dunkle Materie und die Entstehung großräumiger kosmischer Strukturen zu prüfen.

Was die Karte zeigt – und was offenbleibt

Das Ergebnis liefert neue Details zur Materieverteilung in dieser Region und zur Überlappung ihrer dunklen und leuchtenden Bestandteile. Es identifiziert weder die Teilchen, aus denen Dunkle Materie besteht, noch bestimmt es unmittelbar ihre Natur. Es handelt sich um eine Rekonstruktion mittels schwacher Gravitationslinsen: Ihre Interpretation beruht auf der Ablenkung des Lichts von Galaxien und den Messungen, die in die Karte eingingen. Das Ergebnis erlaubt daher, Verteilung und beobachtete gravitative Beziehung zu untersuchen, ist aber keine Identifizierung Dunkler Materie.

Das JPL beschrieb außerdem das Nancy Grace Roman Space Telescope als künftige Mission, die Dunkle Materie auf einer 4.400-mal größeren Fläche als COSMOS kartieren soll. Laut derselben Mitteilung würden seine Karten Webbs räumliche Auflösung nicht übertreffen. In diesem Fall verdeutlicht der Vergleich die unterschiedlichen Flächen der beiden Projekte: Webbs Karte zeigt eine begrenzte Region detailliert, während Roman eine wesentlich größere Fläche untersuchen soll. Es sind keine Messungen desselben Gebiets mit identischem Detailgrad, sondern Projekte mit unterschiedlicher Abdeckung.

Die Bedeutung der Karte liegt darin, genauer zu bestimmen, wie sich unsichtbare Masse im untersuchten Feld verteilt und wo sie im Verhältnis zur gewöhnlichen Materie liegt. Webb hat Dunkle Materie nicht sichtbar gemacht, sondern ermöglicht, ihre gravitativen Wirkungen in einer bereits von mehreren Teleskopen beobachteten Region detaillierter nachzuzeichnen.