Neue These: Dunkle Materie besteht aus superdichten Teilchen

2. April 2016, 14:00
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Mathematisches Modell postuliert, dass Dunkle-Materie-Partikel die zehn-Trillionen-fache Masse von Protonen besitzen

Kopenhagen – Dass sie existiert, ist in der Fachwelt mittlerweile unbestritten: Eine bisher noch nicht ausfindig gemachte Materieform, die dazu führt, dass etwa Spiralgalaxien an den äußeren Rändern schneller rotieren, als sie eigentlich dürften, ohne dass sie auseinander fliegen. Sie lässt sich ausschließlich durch ihre gravitative Wechselwirkung mit herkömmlicher Materie nachweisen. Sichtbar ist sie dagegen nicht, weshalb sie von den Wissenschaftern "Dunkle Materie" getauft wurde.

Nach dem anerkannten Standardmodell der Kosmologie besteht das Universum zu 4 Prozent aus herkömmlicher, sogenannter baryonischer Materie, zu 23 Prozent aus Dunkler Materie und zu 73 aus Dunkler Energie. Letztere ist eine hypothetische Energieform, mit der sich Kosmologen die beobachtbare Beschleunigung der Ausdehnung des Weltalls erklären.

Zehn Trillionen Mal so massereich wie Protonen

Woraus Dunkle Materie tatsächlich besteht, dazu gibt es mittlerweile eine ganze Anzahl von Theorien. Als vielversprechende Kandidaten gelten sogenannte WIMPs (weakly interacting massive particle), Teilchen also, die zwar kaum mit anderen Partikeln wechselwirken, aber die 100-fache Masse von Protonen besitzen. Nun präsentierten Kosmologen um McCullen Sandora von der Universität von Süddänemark eine neue These, die noch um einiges exotischer ist: Die Forscher haben ein mathematisches Modell entwickelt, in dem Dunkle Materie aus Partikeln besteht, die zehn Trillionen Mal massiver sind als Protonen.

Bei einer solchen Masse und der entsprechend geringen Größe ergäbe sich eine Dichte, die annähernd jener von Schwarzen Löchern entspricht. Diese von den Astrophysikern Planckian interacting dark matter (PIDM) bezeichnete Materie ließe sich theoretisch in der kosmischen Hintergrundstrahlung nachweisen.

Sandora und seine Kollegen glauben, dass die PIDM kurz nach dem Urknall entstand, als sich das Universum nach ihrer ersten dramatischen Ausdehnungsphase enorm aufheizte. Die dabei vorherrschenden Temperaturen hätten gereicht, die supermassiven Teilchen entstehen zu lassen – und diese frühe "Hölle" wäre dem Modell nach auch in der kosmischen Mikrowellenstrahlung nachweisbar. Um ihre spekulative These zu untermauern, bräuchte es allerdings Beobachtungsinstrumente, die erst entwickelt werden müssen. (red, 2.4.2016)

  • Die Illustration auf Basis einer hochauflösenden Simulation zeigt die Verteilung von Dunkler Materie in einem Ausschnitt des Universums. Kosmologen in Dänemark halten es für möglich, dass Dunkle Materie aus Partikel bestehen, die so dicht sind, dass sie kurz davor stehen, sich in Schwarze Löcher zu verwandeln.
    illu.: american museum of natural history

    Die Illustration auf Basis einer hochauflösenden Simulation zeigt die Verteilung von Dunkler Materie in einem Ausschnitt des Universums. Kosmologen in Dänemark halten es für möglich, dass Dunkle Materie aus Partikel bestehen, die so dicht sind, dass sie kurz davor stehen, sich in Schwarze Löcher zu verwandeln.

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