Galaktischer Test für dunkle Materie

Galaktischer Test für dunkle Materie

Wissenschaftler der University of California verwendeten hochentwickelte Computersimulationen, um einen Test zu erstellen, mit dem die Existenz dunkler Materie nachgewiesen oder widerlegt werden kann. Die Analyse zeigt, dass die Antwort in der Bewegung von Sternen in kleinen Satellitengalaxien liegt, die die Milchstraße umkreisen.

Mit einem der schnellsten Supercomputer der Welt modellierten die Forscher die Verteilung von Materie in Satellitenzwerggalaxien. Dies sind kleine Galaxien, die sich um große Galaxien wie die Milchstraße oder Andromeda drehen.

Die Forscher konzentrierten sich auf Radialbeschleunigung (RAR). In Scheibengalaxien bewegen sich Sterne in kreisförmigen Bahnen um das galaktische Zentrum. Die Beschleunigung, die sie veranlasst, die Richtung zu ändern, wird durch die Anziehung von Materie verursacht. RAR beschreibt die Beziehung zwischen dieser Beschleunigung und dem, was nur durch sichtbare Materie verursacht wird. Es vermittelt eine Vorstellung von der galaktischen Struktur und Verteilung der Materie.

Galaktischer Test für dunkle Materie

Verteilung von Dunkler Materie (oben) und Sternen (unten)

Zum ersten Mal wurde eine RAR-Simulation von Zwerggalaxien unter Berücksichtigung der Anwesenheit dunkler Materie durchgeführt. Es stellte sich heraus, dass sie sich wie kleinere Versionen größerer Galaxien verhalten. Aber was ist, wenn es keine dunkle Materie gibt und die Schwerkraft Newtons Gesetzen widerspricht? Dann hängt die RAR von Zwerggalaxien stark von ihrer Entfernung zur Wirtsgalaxie ab, was nicht der Fall ist, wenn dunkle Materie vorhanden ist. Dieser Unterschied macht aus Satellitengalaxien leistungsfähige Tests, um nach Dunkler Materie zu suchen. 2013 wurde das Raumschiff ESA Gaia gestartet, das diese Frage beantworten kann. Es wurde für die beispiellose Untersuchung von Sternen in der Milchstraße und von Satellitengalaxien entwickelt. Da es viele Daten gibt, wird die Analyse Jahre dauern.

Kleber für Galaxien

Diese Frage ist nach wie vor die relevanteste in der Kosmologie. Das Vorhandensein dunkler Materie lässt auf eine Zeit vor über 80 Jahren schließen. Dies wurde von Fritz Zwicky getan, der vermutete, dass sich Galaxien in Clustern so schnell bewegten, dass sie sich tatsächlich voneinander entfernten. Daher schlug er das Vorhandensein von unsichtbarer Materie vor, die mit ausreichender Schwerkraft ausgestattet ist, um Galaxien in ihren Bahnen zu retten. In den 1970er Jahren Vera Rubin bemerkte ein ähnliches Phänomen in Spiralgalaxien.

Heutzutage ist der größte Teil der wissenschaftlichen Welt davon überzeugt, dass dunkle Materie etwa 80% der universellen Masse ausmacht. Es ist nicht in Kontakt mit dem Licht, so dass es für Teleskope unsichtbar ist. Aber seine theoretische Existenz passt perfekt zu anderen Beobachtungen wie der Verteilung der CMB-Strahlung. Außerdem werden Ort und Geschwindigkeit der Galaxienbildung erläutert. Da es bisher nicht möglich war, seine Existenz zu beweisen, glauben manche, dass die Schwerkraft nicht den allgemein geltenden Gesetzen entspricht. Zukünftige Entdeckungen werden zeigen, wer Recht hatte.

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