Galaxienhaufen

Galaxienhaufen sind die größten Strukturen im Universum, die durch ihre eigene Schwerkraft zusammengehalten werden. Sie bestehen aus hunderten bis über tausend einzelnen Galaxien, die gemeinsam einen Bereich von mehreren Millionen Lichtjahren Durchmesser füllen. Bekannte Beispiele sind der Coma-Haufen und der vergleichsweise nahe Virgo-Haufen, zu dessen Umgebung auch unsere eigene Lokale Gruppe gehört. Noch größere Gebilde, die Superhaufen, existieren zwar, sind aber nicht mehr gravitativ gebunden und werden durch die Expansion des Universums mit der Zeit auseinandergezogen.

Das Erstaunliche an Galaxienhaufen ist ihre Massenverteilung. Die sichtbaren Galaxien mit ihren Sternen machen nur einen kleinen Bruchteil der Gesamtmasse aus. Ein viel größerer Anteil steckt in heißem, dünnem Gas, das den Raum zwischen den Galaxien füllt und Temperaturen von vielen Millionen Grad erreicht, sodass es im Röntgenlicht aufleuchtet. Doch selbst dieses Gas reicht nicht aus, um die Galaxien auf ihren Bahnen zu halten. Den Löwenanteil der Masse, schätzungsweise um die 85 bis 90 Prozent, stellt die Dunkle Materie, eine unsichtbare Substanz, die nicht mit Licht wechselwirkt und sich nur durch ihre Schwerkraft bemerkbar macht.

Gerade an Galaxienhaufen wurde die Dunkle Materie historisch zuerst vermutet. Bereits in den 1930er Jahren stellte der Astronom Fritz Zwicky beim Studium des Coma-Haufens fest, dass die Galaxien sich viel zu schnell bewegten, um durch die sichtbare Masse allein gebunden zu sein. Er prägte für die fehlende, unsichtbare Masse den Begriff dunkle Materie. Heute dienen Galaxienhaufen als kosmische Waagen und Linsen zugleich: Ihre gewaltige Masse lenkt das Licht dahinterliegender Galaxien ab, ein Effekt namens Gravitationslinse, mit dem sich die Verteilung der Dunklen Materie regelrecht kartieren lässt.

Für die Kosmologie sind Galaxienhaufen unschätzbar wertvoll. Aus ihrer Anzahl, Größe und Verteilung lassen sich Rückschlüsse auf die Geschichte und die Zusammensetzung des Universums ziehen. Sie sind die Knotenpunkte des sogenannten kosmischen Netzes, jener großräumigen Struktur aus Filamenten und Leerräumen, an deren Kreuzungspunkten sich die Materie über Milliarden Jahre angesammelt hat. Berühmt ist der Bullet-Cluster, ein Zusammenstoß zweier Haufen, der als einer der stärksten Belege für die Existenz Dunkler Materie gilt.

In der Science-Fiction spielen Galaxienhaufen seltener eine Rolle als einzelne Sterne oder Galaxien, einfach weil ihre Größenordnung jede menschliche Reise sprengt. Wenn sie auftauchen, dann meist in Geschichten über Zivilisationen vom Typ Kardaschow drei und darüber, die nicht mehr einzelne Sonnen, sondern ganze Galaxien beherrschen. Die schiere Skala eines Galaxienhaufens, in dem tausende Sterneninseln umeinanderkreisen, dient solchen Erzählungen als Bühne für das Allergrößte, was sich überhaupt denken lässt.