Messwerte legen nahe: Die Sonne spuckt Dunkle Materie aus

21. Oktober 2014, 12:51
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Könnten Axionen den Großteil der Masse im Universum ausmachen? Britische Forscher finden Hinweise in Daten eines ESA-Teleskops

London/Wien - Es wäre eine der bedeutendsten astrophysikalischen Entdeckungen der vergangenen Jahre - vorausgesetzt es stimmt, was Forscher um Andy Read von der britischen Universität Leicester am Montag im Fachblatt "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society" veröffentlichten. Read und sein Team wollen nämlich in der Röntgenstrahlung der Sonne Hinweise auf Dunkle Materie entdeckt haben.

Was es damit auf sich hat, ist eines der ganz großen Rätsel der Astronomie. Denn bisher existiert Dunkle Materie im Grunde nur als Lückenfüller: Allein mit der "gewöhnlichen Materie" (beispielsweise Atomen) lassen sich die Bewegungen von Sternen innerhalb einer Galaxie und von Galaxien relativ zueinander nicht erklären.

Deshalb geht das heutige Standardmodell der Kosmologie davon aus, dass es in unserem Universum rund 73 Prozent Dunkle Energie, 23 Prozent Dunkle Materie, nur rund 4 Prozent gewöhnliche Materie und 0,3 Prozent Neutrinos geben dürfte. Die Dunkle Materie wird dabei gemeinhin als eine Materieform beschrieben, die kein Licht aussendet und mit der "normalen" Materie wenig Reaktionsfreude zeigt.

Reinigungsmittel und hypothetisches Teilchen

Aber wie lässt sie sich finden, und woraus besteht sie? Ein Teil der Forscher setzt dabei auf sogenannte Axionen. Diese hypothetischen Teilchen waren ursprünglich in einem anderen Zweig der Physik angesiedelt und spielten eine Rolle bei Erklärungsmodellen für die starke Kernkraft und die elektrische Neutralität des Neutrons. "Erfunden" hat den Begriff übrigens der Nobelpreisträger Frank Wilczek - oder vielmehr abgekupfert: Axion ist auch der Name eines in den USA erhältlichen Reinigungsmittels.

Eine Theorie besagt, dass diese äußerst massearmen, neutralen Teilchen im Sonneninneren gebildet werden. Messbare Interaktionen sollen mit Magnetfeldern beobachtbar sein - etwa dem Erdmagnetfeld. Das würde die Axionen zu Röntgenphotonen umwandeln, die sich mit geeigneten Instrumenten nachweisen ließen.

Die Forscher um Andy Read wollen nun genau auf dieses Signal gestoßen sein, als sie Daten des Röntgenteleskops "XMM-Newton" aus den vergangenen zwölf Jahren analysierten. "Wir haben etwas Ungewöhnliches gefunden, das wir mit keiner konventionellen Methode erklären können", sagt Read, "mit der Axionen-Theorie aber schon." Doch der Astrophysiker räumt auch ein, dass noch nichts bestätigt sei. Mehr Daten von anderen Röntgenteleskopen seien nötig.

Skepsis in der Fachwelt

In der Fachgemeinde löste die Veröffentlichung gemischte Reaktionen aus. Peter Coles von der University of Sussex sieht in den Messwerten eher die Folge eines "obskuren Plasmaphysikeffekts" und bezeichnet die Axion-Interpretation der Daten als "verlockend", würde aber kein Geld darauf wetten. Und Igor Garcia Irastorza, der am "Axion Solar Telescope"-Projekt am CERN bei Genf beteiligt ist, sieht Diskrepanzen zwischen dem Axion, wie es sich den präsentierten Messdaten entsprechend darstellt, und den Charakteristika, von denen bisherige Theorien ausgegangen sind. Eine formelle Bestätigung, dass tatsächlich eine Entdeckung vorliegt, kann ohnehin erst durch eine umfassendere Auswertung der Daten erfolgen, was vermutlich mehrere Jahre dauern wird.

Überschattet wird die spektakuläre Behauptung von einem tragischen Todesfall: George Fraser, der eigentliche Kopf der Studie, starb zwei Tage nachdem er und seine Ko-Autoren den Artikel eingereicht hatten. Fraser sei ein außergewöhnlicher Forscher gewesen, sagt der nicht an der Studie beteiligte Astronom Mike Watson (ebenfalls von der Uni Leicester) gegenüber dem Fachblatt "Nature". "Wir wünschen uns natürlich, dass George recht gehabt hätte. Aber so funktioniert Wissenschaft nicht." (Klaus Taschwer, Thomas Bergmayr, DER STANDARD, 22.10.2014)

  • Die Aufnahme des NASA-"Solar Dynamics Observatory" (SDO) zeigt einen Plasmaauswurf auf der Sonnenoberfläche. Die Analyse von Messwerten des ESA-Teleskops "XMM-Newton" lieferten nun Hinweise auf die Existenz von bisher rein hypothetische Axionen, die aus dem Sonneninneren kommen sollen.
    foto: nasa

    Die Aufnahme des NASA-"Solar Dynamics Observatory" (SDO) zeigt einen Plasmaauswurf auf der Sonnenoberfläche. Die Analyse von Messwerten des ESA-Teleskops "XMM-Newton" lieferten nun Hinweise auf die Existenz von bisher rein hypothetische Axionen, die aus dem Sonneninneren kommen sollen.

  • Die Grafik illustriert, wie die britischen Wissenschafter die "XMM-Newton" Daten interpretieren: Axionen aus dem Sonneninneren reagieren mit dem Erdmagnetfeld; die resultierende Röntgenstrahlung wurde von dem Weltraumteleskop aufgefangen.
    grafik: university of leicester

    Die Grafik illustriert, wie die britischen Wissenschafter die "XMM-Newton" Daten interpretieren: Axionen aus dem Sonneninneren reagieren mit dem Erdmagnetfeld; die resultierende Röntgenstrahlung wurde von dem Weltraumteleskop aufgefangen.

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