Könnte unsere Annahme über dunkle Materie falsch sein?

Aktualisiert am 11. September 2020, 14:12 Uhr

Der größte Teil der Masse im Universum besteht aus dunkler Materie. Woraus es genau besteht, ist noch nicht klar. Jetzt bezweifeln Astronomen, ob die vorherigen Annahmen über ihre Natur richtig sind.

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Die Wirkung von Schwerkraftlinsen ist in großen Galaxienhaufen viel häufiger als erwartet. Dies berichtet ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Massimo Meneghetti vom italienischen Institut für Astrophysik in Bologna in der Zeitschrift “Science”.

Der Unterschied zwischen Theorie und Beobachtung könnte entweder auf Probleme bei den Standardsimulationsberechnungen oder auf falsche Annahmen über die Natur der mysteriösen dunklen Materie hinweisen, die den größten Teil der Masse im Universum ausmacht.

Astronomen tragen kosmische Lupen

Gravitationslinsen sind ein Phänomen aus Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie: Mit ihrer Schwerkraft biegen große Massen den Raum und damit auch den Weg des Lichtstrahls von den Objekten, die sich im Sichtfeld direkt hinter einer so großen Ansammlung von Masse befinden.

Auf diese Weise können Galaxien, Galaxienhaufen und andere große Massenansammlungen das Bild der dahinter liegenden Himmelskörper nicht nur verzerren, sondern auch wie eine Lupe vergrößern.

Astronomen verwenden diese natürlichen kosmischen Lupen unter anderem, um entfernte Objekte zu untersuchen, die sonst nicht zu sehen wären. Sie können auch verwendet werden, um die Massenverteilung in der Schwerkraft selbst zu bestimmen.

Noch unklar, woraus dunkle Materie besteht

Sogenannte Dunkle Materie spielt häufig eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Gravitationslinsen. Diese bisher nicht identifizierte Form der Materie ist im Kosmos etwa fünfmal so häufig wie die uns bekannte Materie, aus der sich die Sonne, die Planeten und der Mensch zusammensetzen.

Dies zeigt sich unter anderem in ihren Auswirkungen auf die Schwerkraft. Der Name der Dunklen Materie kommt von der Tatsache, dass sie nicht mit elektromagnetischer Strahlung interagiert und daher kein Licht emittieren oder absorbieren kann. Woraus dunkle Materie besteht, ist noch unklar.

Meneghettis Team hatte elf große Galaxienhaufen untersucht, dh Sammlungen mehrerer einzelner Galaxien, in diesem Fall jeweils mehrere hundert. Lokale Konzentrationen dunkler Materie im Galaxienhaufen können kleine Gravitationslinsen bilden, die das gesamte Gravitationslinsenbild des Galaxienhaufens verändern.

Gravitationslinsen sind in Galaxienhaufen viel häufiger

Die detaillierte Analyse von Bildern des Weltraumteleskops “Hubble” und des “Very Large Telescope” des European Southern Observatory (ESO) zeigt, dass solche kleinen Gravitationslinsen in den untersuchten Galaxienhaufen etwa zehnmal häufiger vorkommen als Simulationen vorhersagen.

Forscher können diese große Diskrepanz mit bekannten Faktoren nicht erklären. Entweder ist die Simulation der Wechselwirkung zwischen normaler und dunkler Materie im Galaxienhaufen falsch, oder die Annahmen über dunkle Materie sind falsch, schreibt das Team. (ff / dpa)




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