Wie hoch ist der Anteil an der baryonischen Materie im beobachtbaren Universum?
etwa 17 %
Materie__Physik_
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== Vorkommen ==
Sterne und die Milchstraße am Nachthimmel. Im Universum gibt es etwa 1022 bis 1023 Sterne.
Die Gesamtmasse der baryonischen Materie im beobachtbaren Universum, die sich in einem kugelförmigen Volumen mit einem Radius von ca. 46 Milliarden Lichtjahren verteilt, wird auf 1.5·1053 kg geschätzt (inklusive dunkler Materie wären es ziemlich genau 1054 kg).
Gemäß dem Lambda-CDM-Modell, dem aktuellen Standardmodell der Kosmologie, liegen etwa 17 % der gesamten Masse in Form von baryonischer Materie vor, also Materie, bei der Protonen und Neutronen den größten Teil der Masse ausmachen.
Ein Teil der baryonischen Materie befindet sich in den insgesamt zirka 1022 bis 1023 Sternen, die in Form von Galaxien, Galaxienhaufen und Superhaufen die Struktur des Kosmos bilden. Ein kleiner Teil der Materie befindet sich nach dem Gravitationskollaps des vorher existierenden Sterns in einem der zahlreichen schwarzen Löcher und macht sich nur noch durch Gravitation bemerkbar.
Den restlichen Teil der baryonischen Materie bezeichnet man als Interstellare Materie oder als Intergalaktische Materie, je nachdem, ob sie sich innerhalb einer Galaxie oder zwischen den Galaxien befindet. Es handelt sich um Gas, Staub und größere Klumpen, wie z. B. Planeten. Das Gas, zum größten Teil Wasserstoff, liegt atomar oder ionisiert vor.
Den Großteil der Masse des Universums stellt mit 83 % die nicht-baryonische Dunkle Materie, die nicht leuchtet und bisher nur aus ihren Gravitationseffekten erschlossen wird. Ihre großräumige Verteilung scheint demnach stark der Verteilung der leuchtenden Materie zu ähneln. Das wird nach dem kosmologischen Standardmodell so verstanden, dass sich zuerst die Dunkle Materie ansammeln konnte und Halos bildete, in deren Gravitationsfeld sich dann die baryonische Materie konzentrierte und Sterne bilden konnte. Über die Natur der Dunklen Materie gibt es bisher keine gesicherten Erkenntnisse. In den hierzu vorgeschlagenen Deutungen spielen unter anderem die noch spekulativen Supersymmetrischen Partner der bekannten Teilchen eine Rolle.
Dunkle_Energie Sachs-Wolfe-Effekt Dunkle_Materie
Dunkle_Energie

== Beobachtung ==
Nachdem die Expansion des Universums durch die Beobachtung der Rotverschiebung der Galaxien als etabliert galt, wurden detailliertere Messungen durchgeführt, um die Geschwindigkeit der Expansion und ihre Veränderung über die Lebenszeit des Universums zu bestimmen. Traditionelle Modelle besagten, dass die Expansion aufgrund der Materie und der durch sie wirkenden Gravitation verlangsamt wird; Messungen sollten diese Verlangsamung quantifizieren.
Die Messungen, die im Wesentlichen auf Entfernungsbestimmungen weit entfernter Supernovae vom Typ Ia (SN I A) basierten, ergaben entgegen den Voraussagen, die sich aus den bis dahin gültigen Annahmen ableiten ließen, eine Zunahme der Expansionsgeschwindigkeit (High-Z Supernova Search Team um Brian P. Schmidt, Supernova Cosmology Project von Saul Perlmutter, Adam Riess, beide Ende der 1990er Jahre). Schmidt, Riess und Perlmutter erhielten dafür 2011 den Nobelpreis für Physik. Diese unerwartete Beobachtung wird seither auf eine unbestimmte ''Dunkle Energie'' zurückgeführt. In den Modellen besteht das Universum zum gegenwärtigen Zeitpunkt, ca. 13,8 Milliarden Jahre nach dem Urknall, zu 68,3 % aus Dunkler Energie, 26,8 % aus Dunkler Materie und zu 4,9 % aus der sichtbaren, baryonischen Materie. Die Planck-Mission korrigierte 2019 dabei etwas die WMAP-Daten von 2012. In der Frühzeit des Universums, zum Zeitpunkt der Entkopplung der Materie von der Hintergrundstrahlung, war die Zusammensetzung noch wesentlich anders (siehe Diagramm rechts). Die Daten der Planck-Mission ergeben aber unabhängig vom Projekt der Entfernungsbestimmung mit SN I A mit diesen konsistente Daten über den Anteil dunkler Energie.
Die Existenz einer Dunklen Energie könnte auch eine Erklärung für die Flachheit des Universums sein. Es ist bekannt, dass die normale Materie nicht ausreicht, um dem Universum eine flache, das heißt im Wesentlichen euklidische, Geometrie zu geben; sie stellt nur 2–5 % der notwendigen Masse. Aus Beobachtungen der gravitativen Anziehung zwischen den Galaxien ergibt sich aber, dass Dunkle Materie maximal 30 % der erforderlichen Materie sein kann.
Dunkle Energie ist auch ein wichtiger Parameter in Modellen zur Strukturbildung im Universum. Sachs-Wolfe-Effekt

=== Integrierter Sachs-Wolfe-Effekt ===
Während der Propagation der Photonen durch das Universum treffen sie weiter auf die Anisotropien der baryonischen Materie. Im Fall eines statischen Universums würden die Photonen aufgrund der Energieerhaltung beim Verlassen einer Anisotropie dieselbe Energie wieder aufnehmen, die sie beim Eintritt in die Anisotropie abgegeben haben. Da sich das Universum in der Zeit jedoch ausgedehnt hat, flacht das Gravitationspotential ab, während das Photon die Anisotropie passiert. Dies ist der ''integrierte'' Sachs-Wolfe-Effekt, dargestellt durch den Term .
Im Lauf der Entwicklung des Universums entstehen durch Strukturbildung weitere Anisotropien; diese sind jedoch vernachlässigbar. Dunkle_Materie

== Existenz und Bedeutung ==
Nach dem Dritten Keplerschen Gesetz und dem Gravitationsgesetz müsste die Umlaufgeschwindigkeit der Sterne mit wachsendem Abstand vom Galaxiezentrum, um das sie rotieren, abnehmen, da die sichtbare Materie innen konzentriert ist. Messungen der Doppler-Verschiebung zeigen jedoch, dass sie konstant bleibt oder sogar ansteigt, siehe Rotationskurve. Dies legt die Vermutung nahe, dass es dort Masse gibt, die nicht in Form von Sternen, Staub oder Gas sichtbar ist, eben ''Dunkle Materie.''
Ihre Existenz gilt bisher als nicht nachgewiesen, wird aber durch weitere astronomische Beobachtungen wie die Dynamik von Galaxienhaufen und den schon erwähnten Gravitationslinseneffekt nahegelegt, die durch die sichtbare Materie allein nicht erklärbar sind, wenn man die anerkannten Gravitationsgesetze zugrunde legt.
Der Dunklen Materie wird eine wichtige Rolle bei der Strukturbildung im Universum und bei der Galaxienbildung zugeschrieben. Messungen im Rahmen des Standardmodells der Kosmologie legen nahe, dass der Anteil der Dunklen Materie an der Masse-Energie-Dichte im Universum etwa fünfmal so hoch ist wie derjenige der gewöhnlichen (sichtbaren) Materie. Auch Photonen und Neutrinos tragen zur Energiedichte des Universums bei, sind aber gleichmäßig verteilt und an den beobachteten Gravitationseffekten nicht wesentlich beteiligt.