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Dunkle Materie: Hubble und VLT weisen auf Lücke in aktuellen Theorien hin

Martin Holland
Dunkle Materie: Hubble und VLT weisen auf Lücke in aktuellen Theorien hin

(Bild: NASA, ESA, P. Natarajan (Yale University), G. Caminha (University of Groningen), M. Meneghetti (INAF-Observatory of Astrophysics and Space Science of Bologna), the CLASH-VLT/Zooming teams)

Noch wurde sie nicht direkt beobachtet, die Dunkle Materie gilt aber als unverzichtbarer Baustein zur Erklärung des Universums. Nun gibt es ein neues Rätsel.

Eine Gruppe von Astronomen und Astronominnen hat bei Beobachtungen von gigantischen Gravitationslinsen Effekte gefunden, die nicht mit den gegenwärtigen Theorien der Dunklen Materie zu erklären sind. Es habe den Anschein, als würde uns bei der exakten Beschreibung des Verhaltens der mysteriösen und bislang lediglich postulierten Materie etwas fehlen, erklären sie nun. Zu diesem Schluss kommen sie angesichts der Beobachtung von – vergleichsweise – kleineren Konzentrationen an Dunkler Materie, die zehnmal stärkere Gravitationslinsen erzeugen als erwartet. Ihre Ergebnisse stellen die Forscher in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Science vor.

Dunkle Materie wurde bislang noch nicht beobachtet. Es handelt sich um eine lediglich theoretisch beschriebene Form von Materie, die sich für uns nur über ihre Schwerkraft bemerkbar macht. Die Astrophysik geht gegenwärtig davon aus, dass sie im Universum mehr als fünfmal so häufig vorkommt wie herkömmliche Materie. Worum es sich dabei aber genau handelt, ist eine der größten Fragen der modernen Physik [1]. Nachweisbar ist sie unter anderem über ihren Einfluss auf die Gravitation, erklärt die NASA nun [2], deren Weltraumteleskop Hubble für die aktuelle Studie genutzt wurde. Wie massereiche Objekte herkömmlicher Materie, krümmt auch Dunkle Materie Lichtstrahlen, was für uns nachweisbar ist.

Diese sogenannten Gravitationslinsen wurden aus der Allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein abgeleitet. Massereiche Objekte biegen demnach das Licht so, dass die Objekte, die diese ausgesendet haben, für Beobachter hinter der Gravitationslinse an anderer Stelle erscheinen, als sie sich tatsächlich befinden. Dieser Effekt konnte damals bald für die Sonne nachgewiesen werden, was enorm zum Erfolg der Relativitätstheorie beitrug. Die Forscher um Massimo Meneghetti von Italiens Nationalinstitut für Astrophysik analysierten diesen Effekt [3] für den massiven Galaxienhaufen MACS J1206. Aufnahmen von Hubble und dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte davon, zeigen auch verzerrte Abbilder von Galaxien, die hinter diesem massiven Objekt liegen.

Eine gigantische Gravitationslinse und darin Hinweise auf kleinere – die stellen die Forscher nun vor Rätsel.

Eine gigantische Gravitationslinse und darin Hinweise auf kleinere – die stellen die Forscher nun vor Rätsel.

(Bild: NASA, ESA, P. Natarajan (Yale University), G. Caminha (University of Groningen), M. Meneghetti (INAF-Observatory of Astrophysics and Space Science of Bologna), the CLASH-VLT/Zooming teams)

Während die immense Ansammlung von Galaxien das Licht von dahinterliegenden Objekten so verzerrt und biegt, wie es die Theorien vorhersagen, lag die Überraschung im Detail. So erklären die Forscher, dass sie auch kleinere Verzerrungen gefunden hätten, die sie auf kleinere Strukturen zurückführen. Nach ausführlichen Analysen konnten sie die demnach auf einzelne Galaxien zurückführen, nur waren die Verzerrungen viel stärker, als es durch die dort versammelte Dunkle (und herkömmliche) Materie zu erklären sei. Außerdem hätten sie mehr solcher Gravitationslinsen gefunden, als von den Modellen vorhergesagt. Entweder seien also die gegenwärtigen Modelle fehlerhaft oder unsere Modelle vom Universum stimmten nicht.

(Quelle: NASA's Goddard Space Flight Center)

(mho [4])


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https://www.heise.de/-4892775

Links in diesem Artikel:
[1] https://www.heise.de/meldung/Die-Jagd-auf-dunkle-Materie-Teilchenbeschleuniger-LHC-laeuft-wieder-3701208.html
[2] https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/hubble-observations-suggest-a-missing-ingredient-in-dark-matter-theories
[3] https://science.sciencemag.org/content/369/6509/1347
[4] mailto:mho@heise.de