Licht ins Dunkle Universum bringen: Neuer SFB unter Beteiligung der Uni Wien
Licht ins Dunkle Universum bringen: Neuer SFB unter Beteiligung der Uni Wien
03.12.2025
Die Astrophysiker*innen Oliver Hahn und Sylvia Ploeckinger von der Universität Wien erforschen im Rahmen des neuen Spezialforschungsbereichs DUNE die Dunkle Materie und die Dunkle Energie im Universum. Insgesamt fördert der FWF heuer drei neue SFBs in den Bereichen Kosmologie, Medizin sowie Quantenforschung; an letzterem ist unter anderem auch die Fakultät für Physik der Universität Wien beteiligt. Die neuen Netzwerke, die an den Universitäten Innsbruck, Salzburg und der Technischen Universität Wien koordiniert werden, werden über vier Jahre hinweg mit je rund 4 Millionen Euro gefördert.
Der Österreichische Wissenschaftsfonds FWF fördert heuer drei neue Spezialforschungsbereiche (SFBs) zur Kosmologie, Quantenforschung sowie Krebsforschung mit insgesamt rund 12 Millionen Euro für die nächsten vier Jahre. Am neuen SFB "Dark UNiverse Explorations“ (DUNE), der sich der Erforschung der Dunklen Materie und Dunklen Energie widmet und an der Universität Innsbruck koordiniert wird, sind Oliver Hahn, Professor an der Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie sowie der Fakultät für Mathematik der Universität Wien, sowie Sylvia Ploeckinger vom Institut für Astrophysik beteiligt.
Im Rahmen von DUNE sollen Beobachtungsdaten - hier ein Bild der ESA-Mission Euclid des Galaxienhaufens Abell 2390 - mit virtuellen Universen verglichen werden, um die Dunkle Materie und Energie des Universums zu erforschen. Foto: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi. CC BY-SA 3.0 IGO
Weitere geförderte SFBs widmen sich der Krebsforschung (koordiniert von der Immunologin Iris K. Gratz von der Paris Lodron Universität Salzburg) sowie der Quantentechnologie (koordiniert von der Technischen Universität Wien; beteiligt ist unter anderem auch die Fakultät für Physik der Universität Wien).
Untersuchungen des Dunkeln Universums
Im Spezialforschungsbereich „Dark UNiverse Explorations” (DUNE)“ kooperieren Forscher*innen der Universitäten Innsbruck und Wien sowie des Institute of Science and Technology Austria (ISTA). Eines der zentralen Ziele ist es, mehr über die Dunkle Materie und die Dunkle Energie im Universum zu lernen. Zusammen machen diese unsichtbaren Komponenten 95 Prozent des Energiegehaltes des Universums aus, ihre jeweilige physikalische Natur ist aber immer noch weitgehend unbekannt. Weder die Dunkle Materie noch die Dunkle Energie können direkt beobachtet werden. Indirekt hinterlassen sie jedoch Signaturen, zum Beispiel in den Verteilungen und Eigenschaften von Galaxien, sowie in winzigen Verzerrungen der beobachteten Galaxienformen durch den Gravitationslinseneffekt. Der Vergleich von Galaxienbeobachtungen mit theoretischen Modellen kann also Licht ins Dunkle Universum bringen.
Das "Dark UNiverse Explorations (DUNE)" SFB team. Von links nach rechts: Univ.-Prof. Oliver Hahn (Universität Wien), Dr. Laila Linke (Universität Innsbruck), Dr. Sebastian Grandis (Universität Innsbruck), Univ.-Prof. Francine Marleau (Universität Innsbruck), Dr. Sylvia Ploeckinger (Universität Wien), Univ.-Prof. Tim Schrabback (Universität Innsbruck), Ass.-Prof. Jorryt Matthee (ISTA). Foto: privat
DUNE verwendet dazu Beobachtungsdaten der Euclid-Mission und des James-Webb-Weltraumteleskops. Im Rahmen internationaler Forschungskooperationen analysiert das DUNE-Team Euclid-Daten an der Universität Innsbruck und Beobachtungsdaten vom James-Webb-Weltraumteleskop am ISTA.
Simulation von „virtuellen Universen“ an der Universität Wien
Um Rückschlüsse auf die Eigenschaften Dunkler Materie und Dunkler Energie abzuleiten, werden die Ergebnisse der Beobachtungen mit simulierten „virtuellen Universen“ verglichen. Diese Simulationen werden an der Universität Wien (mit-)entwickelt und modellieren die kosmische Strukturbildung in diesen digitalen Nachbauten unseres Universums: COLIBRE ist ein Simulationsprojekt, in dem wenige, aber besonders detailreiche Simulationen realisiert werden. Komplementär dazu sind die Simulationen aus dem DISCO-Projekt, die schnell viele verschiedene Theorien austesten und dabei den neuen österreichischen Großrechner MUSICA verwenden können.
Auf Skalen des überhaupt sichtbaren Universums erscheint der Kosmos glatt und homogen. Verborgen in dieser Gleichförmigkeit liegen winzige Störungen, die von Quantenprozessen im jungen Universum stammen; über Jahrmilliarden verstärkt die Gravitation sie zur heutigen großräumigen Struktur. Beim Heranzoomen tritt das filamentartige kosmische Netz hervor – helle Knoten sind massereiche Galaxienhaufen, grüne Stränge sind die Filamente, die sie verbinden, und die dunklen Regionen sind ausgedehnte, nahezu leere Voids. Diese Szene stammt aus einem hochauflösenden numerischen Universum, das mit 70 Milliarden Simulationsteilchen entwickelt wurde, um das Wachstum der Struktur von Quantenkeimen zur kosmischen Architektur einzufangen. Mit der DISCO-DJ-Software lassen sich solche Modelluniversen in wenigen Sekunden simulieren, was den schnellen Vergleich der Vorhersagen vieler Modelle mit Messungen erdgebundener und weltraumgestützter Teleskope ermöglicht, wie etwa denen der Euclid-Mission. Credit: The DISCO-DJ team (F. List, O. Hahn, L. Winkler, T. Floess, University of Vienna)
Die Materie im lokalen Universum ist in einer netzartigen Struktur angeordnet. An den Knotenpunkten bilden sich Galaxien, Galaxiengruppen, oder massereiche Galaxiencluster. Das große Bild zeigt die Verteilung der gesamten baryonischen Materie: Sterne, Gas, und Staub in einer Simulation des COLIBRE Projekts. Die kleinen Bilder zeigen ein paar Beispiele der tausenden von Galaxien, die in der Simulation entstehen. Genau wie im beobachteten Universum entwickeln sich manche der COLIBRE Galaxien zu dünnen Spiralgalaxien (z.B. links unten), während andere Galaxien eine elliptische Form annehmen (z.B. rechts unten). Abbildung: (C) COLIBRE Team (www.colibre-simulations.org); Schaye et al. (2025, arXiv:2508.21126)
Dieses Bild gehört zu den Early-Release-Beobachtungen der ESA-Mission Euclid und zeigt den massereichen Galaxienhaufen Abell 2390, der 2,7 Milliarden Lichtjahre entfernt liegt. Über 50.000 Galaxien sind sichtbar, was den Galaxienhaufen zu einem idealen Objekt macht, um die überwiegend aus Dunkler Materie bestehende Masseverteilung zu untersuchen. Mit seinem großen Sichtfeld sowie der gleichzeitigen Aufnahme im sichtbaren und infraroten Licht enthüllt Euclid eindrucksvolle Gravitationslinsenbögen, die die Struktur der Dunklen Materie nachzeichnen, ebenso wie schwaches intrahaufeneigenes Licht von Sternen, die aus ihren Heimatgalaxien herausgerissen wurden. Diese frühen Beobachtungen geben einen Vorgeschmack auf Euclids groß angelegte Himmelsdurchmusterung, die Tausende von Galaxienhaufen kartieren und entscheidende Hinweise auf Dunkle Materie, Dunkle Energie und die Entwicklung des Universums liefern wird. Der DUNE-SFB wird einen wichtigen Beitrag zur wissenschaftlichen Auswertung dieser exquisiten Beobachtungsdaten leisten. Foto: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi; CC BY-SA 3.0 IGO
Der Spezialforschungsbereich DUNE öffnet für Österreich ein neues Fenster zum Dunklen Universum und bringt uns der Antwort auf die größten Fragen der modernen Kosmologie einen Schritt näher.
Auch am Spezialforschungsbereich „Quantensysteme von neutralen Atomen mit hoher Konnektivität“, der an der TU Wien koordiniert wird, ist die Universität Wien mit der Fakultät für Physik beteiligt.
Spezialforschungsbereiche des FWF
Mit den Spezialforschungsbereich-Förderungen zielt der FWF darauf ab, exzellente Forschungsnetzwerke hervorzubringen. Österreichs Forschungsstätten erhalten die Möglichkeit, vielversprechende Forscher*innen fest zu verankern und das eigene Forschungsprofil zu schärfen. Das Arbeiten in Teams wird großgeschrieben, schließen sich doch bis zu 15 Forschende in einem Spezialforschungsbereich zusammen. Im Mittelpunkt stehen oft multi- bzw. interdisziplinär angelegte Forschungsthemen. Ein ausgewogenes Konsortium an etablierten Forscher*innen sowie Nachwuchswissenschaftler*innen ist dabei ebenso ein zentrales Anliegen. Die finanziellen Mittel des Förderprogramms stammen vom Fonds Zukunft Österreich.
Wissenschaftliche Herausforderungen anpacken, die im Alleingang nicht erreichbar wären
„Spezialforschungsbereiche vereinen in ihrem Fach führende Forschende aus Österreich und darüber hinaus, um Wissen zu bündeln und so vielversprechende wissenschaftliche Herausforderungen anpacken zu können, die im Alleingang nicht erreichbar wären“, so FWF-Präsident Christof Gattringer, der den frisch geförderten Forschenden in der Aussendung des FWF herzlich gratuliert.
In der aktuellen Ausschreibungsrunde, finanziert mit Mitteln des Fonds Zukunft Österreich, reichten 23 Konsortien ein Konzept zur internationalen Begutachtung ein – fünf davon konnten einen Vollantrag stellen, und drei werden nun mit einem Fördervolumen von rund 12 Millionen Euro für die nächsten vier Jahre gefördert.
Zusätzlich zu den drei neuen Spezialforschungsbereichen verlängert der FWF die Förderung folgender bestehender Spezialforschungsbereiche „Meiose“ (koordiniert an der Universität Wien) sowie „Computergestütztes elektrisches Maschinenlabor“ (TU Graz) um weitere vier Jahre mit einem Gesamtfördervolumen von 9,4 Millionen Euro.