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Erster Nachweis?

Röntgenstrahlung deutet auf Dunkle Materie hin

Ein merkwürdiges Signal in der Röntgenstrahlung von Galaxienhaufen deutet auf Dunkle Materie hin. Die Spektralanalysen zeigen, dass dies zu keinem bisher bekannten Element oder bekannten Verbindung passt.

Cambridge (U.S.A.). Derzeit gibt es drei große ungeklärte Fragen in der Astronomie: Sind wir alleine im Universum? Wie ist das Universum entstanden? Was genau ist Dunkle Materie? Wie es scheint, sind Astrophysiker jetzt der Antwort auf die Frage nach der Dunklen Materie nun ein Stückchen näher gekommen. Die Weltraumteleskope Chandra und XMM-Newton haben ein merkwürdiges Röntgensignal aufgefangen, dass theoretisch nur beim Zerfall einer bestimmten Sorte Neutrinos entsteht dürfte. Diese Neutrinos konnten bisher allerdings noch nicht nachgewiesen werden. Zudem gelten sie als Kandidaten für die Dunkle Materie.

Dunkle Materie lässt sich nicht wie Sterne, Planeten, Asteroiden beobachten. Sie zeigt sich nur indirekt über ihre Schwerkraft. Dort, wo die Dunkle Materie vermutet wird, verzerrt sie Zeit und Raum, verbiegt das Licht weit entfernter Sterne oder beeinflusst die Rotationsgeschwindigkeiten großer Galaxien. Dunkle Materie wechselwirkt nicht mit Strahlung, sie besitzt keine Temperatur oder erkennbare Oberfläche. Im Prinzip wissen wir nur durch die Scherkraftstörungen das sie existiert.

Die Materie wie wir sie kennen, sprich Regenwürmer, Stühle, Sauerstoff, Wasser, Menschen, Sterne, Asteroiden, Gasnebel, etc. macht im Universum nur einen ganz geringen Teil der Gesamtmasse aus. Lediglich fünf Prozent des Universums besteht aus baryonischer Materie – also Materie die aus Elektronen, Neutronen und Protonen besteht und mit Strahlung wechselwirkt. Die Dunkle Materie macht dagegen etwa 23 Prozent der Gesamtmasse aus. Der Rest besteht aus Dunkler Energie, von der wir noch weniger wissen als von der Dunklen Materie.

Spektralanalysen zeigen unbekanntes Element

Mit Hilfe der Spektralanalyse können Astronomen bestimmen, welche Elemente oder Verbindungen sich in weiter Ferne befinden. Mit den Weltraumteleskopen Chandra und XMM-Newton führten sie gerade Spektralanalysen von 73 Galaxienhaufen durch. Bei der späteren Auswertung ist den Astronomen eine ganz feine Linie in einem bestimmten Wellenbereich aufgefallen. „Wenn dieses merkwürdige Signal durch irgendein bekanntes Element entstanden wäre, hätte es auch bei anderen Wellenlängen im Röntgenbereich für Signale sorgen müssen, doch haben wir keines dieser Signale entdeckt", erklärt Dr. Esra Bulbul vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. "Deswegen mussten wir uns nach einer Erklärung jenseits der bekannten normalen Materie umschauen."

Eine Mögliche Erklärung für das merkwürde Signal in der Röntgenstrahlung wäre die Dunkle Materie. So könnte das Signal durch den Zerfall eines subatomaren Partikels entstanden sein. Dieses wird in der Physik als steriles Neutrino bezeichnet. Es konnte bisher allerdings noch nicht nachgewiesen werden.

Normale Neutrinos besitzen eine extrem niedrige Masse und treten mit ihrer Umwelt nur durch die schwache Wechselwirkung und ihre Gravitationswirkung in Kontakt. Von sterilen Neutrinos wird vermutet, dass sie sich ausschließlich durch ihre Gravitationswirkung verraten. Sie wären damit ein Kandidat für die Dunkle Materie. "Wenn unsere Interpretation stimmt, könnte zumindest ein Teil der Dunklen Materie in Galaxienhaufen aus sterilen Neutrinos bestehen", so Bulbul.

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