Geheimnisvolle Dunkle Materie… Gibt es dich nun, oder nicht?

dunkle Materie

Computersimulation des Max-Planck-Instituts für Astrophysik zur Verteilung der dunklen Materie im Universum (Bildrechte: Max-Planck-Institut für Astrophysik)

Was es mit der geheimnisumwobenen „Dunklen Materie“ grundsätzlich auf sich hat, habe ich bereits mehrfach ausführlich beschrieben. Wer gerne noch einmal nachschlagen möchte, der kann das hier tun. Doch es ereignet sich ja in der Wissenschaft ständig neues und da fragt man sich, ob es auch ein paar News über unsere altbekannte Dunkle Materie gibt. Nun, zumindest ist in den letzten Jahren mal eines passiert, nämlich das sich die Überzeugung zur Existenz der Dunklen Materie in den Köpfen vieler Wissenschaftler gefestigt hat. Wo vor Jahren noch viele Zweifel in der Luft hingen, freundet sich die wissenschaftliche Gemeinde mehr und mehr mit dieser Hypothese an. Hypothese aus dem Grund, weil die Dunkle Materie, trotz gewaltigem Aufwand, nach wie vor nicht nachgewiesen werden konnte. Fakt ist: Die Dunkle Materie wurde postuliert, um die Bewegung der sichtbaren Materie im Standardmodell der Kosmologie, genauer dem Lamda-CDM-Modell, erklären zu können. Dieses Modell sagt uns unter anderem, dass das Universum im Wesentlichen aus 3 Zutaten besteht. Das ist erstens, mit einem Anteil von ca. 4,7% die „normale Materie“ sprich die sichtbare Materie, aus der auch wir bestehen, zweitens, mit einem Anteil von ca. 25% die Dunkle Materie und drittens, mit einem Anteil von etwa 70% die Dunkle Energie. Das kann man zum Beispiel aus folgenden Umständen schließen: Nach dem
Dritten Keplerschen Gesetz
sowie dem Newtonschen Gravitationsgesetz müsste die Geschwindigkeit der Galaxienmasse (Sterne, Nebel, Planeten etc.) in den äußeren Regionen der Galaxien langsamer sein als im Zentrum, denn dort ist die Materiedichte viel höher, was diese schneller kreisen lassen müsste. Allerdings hat man beobachtet, dass sie eben genau das Gegenteil tut, nämlich entweder konstant bleibt, oder sogar noch ansteigt. Nach allen physikalischen Gesetzen, die uns bekannt sind, ist das nicht möglich, außer, man baut eine Unbekannte – die Dunkle Materie – in die Gleichung ein. Dabei ist weder bekannt, ob und wenn ja, welche Masse ein Teilchen dieser Materie hat, noch, welche Zusammensetzung und vor allem, welchen Zweck sie erfüllt.

In jüngster Zeit hat man beobachtet, dass aufgrund der genannten Merkmale einige Kugelsternhaufen in der Galaxie NGC 5128 bzw. Centaurus A, einer aktiven Radiogalaxie, überwiegend aus Dunkler Materie bestehen müssen.

Centaurus A

Die Galaxie NGC 5128 oder auch Centaurus A Bild: wikipedia

Auch Beobachtungen von Gravitationslinseneffekten geben Rückschlüsse auf die Existenz von Dunkler Materie. Bei diesem Effekt wird Licht durch schwere Massen umgelenkt, wie man hier im Beispiel sehr gut erkennen kann.

Gravitationslinseneffekt

Simulation des Gravitationslinseneffekts. Bild: wikipedia

Das oben genannte Lambda-CDM-Modell hat sich auch in großräumigen kosmologischen Simulationen bewährt, beispielsweise in der Millennium-Simulation, da es zu einer Strukturentstehung führt, die der derzeitigen Beobachtungslage entspricht. Man hat daraufhin lokale Simulationen einiger Dunkle-Materie-Halos erstellt, die dem der Milchstraße ähnlich sind. Diese geben statistische Vorhersagen darüber, wie groß die Dichte der Dunklen Materie im Bereich des Orbits der Sonne um das galaktische Zentrum ist und welche Geschwindigkeitsverteilung diese Teilchen haben. Diese Parameter beeinflussen Detektorexperimente auf der Erde, die Dunkle Materie direkt nachweisen wollen, und sind dadurch testbar. Detektoren sind beispielsweise der XENON-Detektor, oder auch der Alpha Magnetic Spectrometer bzw. AMS-02 (der sogar über eine eigene Website verfügt). Dieser wurde 2011 außen an der ISS angebracht. Eine weitere Vorhersage dieser Simulationen ist das charakteristische Strahlungsmuster, das entsteht, wenn Dunkle Materie durch Annihilationsprozesse Gammastrahlung aussendet. Diese Experimente sollten versuchen, Dunkle Materie-Teilchen zu registrieren, wenn diese mit „normaler“ Materie wechselwirken. Leider hatte keines der Projekte Erfolg, was drei einfache Schlüsse zu lässt. Entweder sind wir technisch noch nicht in der Lage, diese Teilchen zu finden, die Dunkle Materie ist in der Nähe unserer Erde schlicht nicht vorhanden oder aber unsere Modelle sind falsch und wir suchen fieberhaft nach etwas, dass es gar nicht gibt. Definitiv werden wir früher oder später etwas entdecken, auch, wenn es nur die Einsicht ist, dass die Dunkle Materie nicht existiert und wir völlig auf dem Holzweg waren. Wie eingangs erwähnt, werden in unserer Zeit fast täglich neue, wissenschaftliche Entdeckungen gemacht und auch der technologische Fortschritt geht so rasant voran, dass ich mir sicher bin, wir werden in den nächsten Jahrzehnten wirklich bahnbrechende Entdeckungen machen. Mit ein bisschen Glück erlebe ich auch noch einen wissenschaftlichen Quantensprung, wer weiß? Ich lasse mich überraschen…

Über stellariumblog

Stellariumblog ist ein Info-und Newslog. Ich versuche, die oftmals komplizierte und unübersichtliche Fülle an Informationen und Wissen verständlich zu erklären. Mein Ziel ist es, mit diesem Blog so viele Menschen wie möglich von der Astronomie zu begeistern. Natürlich versuche ich, täglich die wichtigsten News aus den Bereichen Astronomie, Astrophysik und vergleichbaren Wissenschaften zu bloggen, ich bin allerdings Berufstätig und habe leider nicht jeden Tag ein bis zwei Stunden Zeit – seid also bitte etwas nachsichtig falls ich nicht immer alles als erster poste ;) Ich freue mich immer über positive Bewertungen, aber auch über konstruktive Kritik sowie Vorschläge und/oder Hinweise auf mögliche Fehler (ich bin auch nur ein Mensch). Ansonsten wünsche ich euch viel Spaß in meinem Blog.
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