Die Dunkle Materie, allgegenwärtig aber nicht direkt nachweisbar, formt Galaxien und ihre Bewegungen. Eine neue Studie schlägt eine dynamischere Version dieser Substanz vor, die demnach in der Lage sein könnte, mit sich selbst zu interagieren.
In einem in
Physical Review Letters veröffentlichten Artikel untersucht der Physiker Hai-Bo Yu von der University of California, Riverside, eine alternative Hypothese zum dominierenden Modell. Dieses beschreibt eine sogenannte kalte und kollisionslose Dunkle Materie. Doch einige im Universum beobachtete Strukturen scheinen für diesen klassischen Rahmen zu dicht zu sein.
Eine ferne Galaxie, verzerrt durch Gravitationslinseneffekt (JVAS B1938+666), die eine kompakte, aber unsichtbare Störung zeigt, dargestellt in Weiß im Einschub.
Credit: Devon Powell / Max-Planck-Institut für Astrophysik Der untersuchte Ansatz basiert auf einer selbstwechselwirkenden Dunklen Materie: Ihre Teilchen kollidieren und tauschen Energie aus. Dieses Verhalten verändert die innere Struktur der Halos aus Dunkler Materie, dieser riesigen Hüllen, die Galaxien umgeben, tiefgreifend.
Diese Wechselwirkungen können ein Phänomen namens gravothermer Kollaps auslösen. Dieser Prozess konzentriert die Dunkle Materie in extrem kompakte Kerne. Jeder so gebildete Haufen würde eine Masse von einer Million Sonnen erreichen, bleibt dabei aber völlig unsichtbar.
Ein erster Hinweis zeigt sich in einem Gravitationslinsensystem namens JVAS B1938+666. Eine Anomalie im Bild einer fernen Galaxie deutet auf die Anwesenheit eines dichten, nicht direkt nachweisbaren Objekts hin. Diese Art von Verzerrung bleibt schwer mit einer Dunklen Materie ohne Wechselwirkung zu vereinbaren.
Ein zweiter Fall betrifft den Sternstrom GD-1 in der Milchstraße. Diese feine Sternenstruktur weist einen Einschnitt mit einem daran angrenzenden Sporn auf. Laut den Forschern könnte ein kompaktes, unsichtbares Objekt diesen Strom durchquert und eine deutliche Gravitationssignatur hinterlassen haben.
Dritter Fall: Die Satellitengalaxie Fornax (auch Zwerggalaxie Fornax genannt) beherbergt einen ungewöhnlichen Sternhaufen namens Fornax 6. Seine Kompaktheit verblüfft Astronomen. Ein dichter Kern Dunkler Materie könnte wie eine Gravitationsfalle wirken, vorbeiziehende Sterne einfangen und eine dichte Ansammlung bilden.
Das Interesse an dieser Hypothese liegt in ihrer Einheitlichkeit. Die drei Phänomene, obwohl auf sehr unterschiedlichen Skalen beobachtet, würden sich durch denselben physikalischen Mechanismus erklären lassen. Die gemessenen Dichten entsprechen natürlich den Vorhersagen der selbstwechselwirkenden Dunklen Materie.
Dieser Ansatz stürzt das dominante Modell noch nicht, aber er eröffnet einen konsistenten Weg, bisher isolierte Beobachtungen zu interpretieren. Zukünftige Daten werden es ermöglichen, diese Idee genauer zu testen und die wahre Natur der Dunklen Materie zu präzisieren.
Quelle: Physical Review Letters