Rätsel um Dunkle Materie vielleicht gelöst

Englische Forscher haben vielleicht eine plausible Erklärung für die Frage gefunden, wo sich die mysteriöse Dunkel Materie befindet.

Ein Beitrag von Karl Urban. Quelle: NewScientist.

None
Das Gammastrahlen-Observatorium der ESA Integral half den Forschern maßgeblich bei der Forschung zur Dunklen Materie. (Grafik: ESA)

Die Forscher stützten sich bei Ihren Studien auf Aufnahmen des europäischen Gammastrahlen-Weltraumteleskops Integral, das im Oktober 2002 gestartet worden war.
Dunkle Materie gehört zu den größten Rätseln der modernen Astronomie. Denn aufgrund von Beobachtungen der Sterne und Galaxien des Universums, also aller sichtbaren Materie, macht diese nur einen verschwindend geringen Anteil von fünf Prozent aller Materie des Universums aus. Wo der weitaus größere Teil verborgen ist, war bisher nicht plausibel erklärbar.

Astronomen aus Frankreich und Großbritannien gelang nun vermutlich ein Durchbruch. Ihre These besagt, dass Gammastrahlung aus dem Zentrum unserer Galaxie den Zerfall von bisher unbekannten exotischen Partikeln anzeigt. Da die neuen Forschungsergebnisse erst vor kurzem veröffentlicht wurden, ist eine Reaktion anderer Experten bisher ausgeblieben. “Ich habe sofort alles liegengelassen, um an dieser Sache zu arbeiten”, sagte Dan Hooper von der Oxforder Universität. “Wir sind wirklich aufgeregt”, ergänzt seine Kollegin Céline Boehm. “Ich bin zwar vorsichtig, aber es passt alles sehr gut zusammen.”

Obwohl Dunkle Materie bisher nicht direkt zu beobachten ist, erzeugt sie die selbe Gravitationskraft wie normale Materie. Die nebenstehende Grafik verdeutlicht die bis dato ungeklärten Gammastrahlenemissionen aus dem Zentrum unserer Milchstraße. Das scharfe Signal mit einer Energie von 511 Kiloelektronenvolt (keV) entspricht genau dem Energiebetrag, der beim Annihilieren (oder Zerstrahlen) von Elektronen und Positronen entstehen. Das Positron ist das Antimaterie-Gegenteilchen zum Elektron.

Aufnahmen von Gammastrahlen aus dem Zentrum unserer Milchstraße. Ein Signal der mysteriösen Dunklen Materie (Bild: NASA)

Bisher gab es Spekulationen, wonach diese Gammastrahlung während einer Hypernova, einer äußerst energiereichen Supernova, entstanden ist. “Aber keine dieser Erklärungen war befriedigend”, sagte Hooper.
Die Forscher stellten die These auf, dass die Gammastrahlung von der Annihilation von Dunkelmaterie-Partikeln und ihren Antiteilchen im Zentrum der Galaxie stammt. Um die gemessene scharfe Linie der Restenergie von genau 511 keV zu erklären, müssten die Teilchen quasi zum Stillstand kommen, bevor sie sich annihilieren können. Dies schließt massereichere Dunkelmaterie-Partikel aus, die von vielen Wissenschaftlern erwartet werden.

“Schwere Dunkelmaterie-Partikel würden hochenergetische Elektronen erzeugen”, sagte Hooper. “Seitdem es schwer vorzustellen war, wie sie zum Stillstand verlangsamt werden können, kamen wir zu dem Schluss, dass es sich um leichte Dunkelmaterie-Partikel handeln müsse.” “Leicht” heißt in diesem Fall, dass die erwarteten Teilchen zwischen 1000 und zehn mal leichter sein sollten, als ein Proton. Die Masse ist auch deshalb überraschend, weil Teilchenbeschleuniger Partikel dieser Masse erzeugen, so dass sie bereits hätten entdeckt werden können.

“Um ihrer Entdeckung zu entgehen, dürften sie sehr wenig interagieren”, erläuterte Hooper. “Ein Teilchen in [dieser] Größenordnung könnte übersehen worden sein”, meint auch Nigel Smith, Leiter des UK Dark Matter Collaboration Experiment.

Scroll to Top