Neue Studie stellt bisheriges Modell der Dunklen Materie infrage

Seit vielen Jahren wussten Wissenschaftler, dass eine unsichtbare Kraft das Universum zusammenhält. Diese stellte sich später als Dunkle Materie heraus, die etwa 85 Prozent der Materie im Universum ausmacht und nur durch ihre Gravitationswirkungen beobachtet werden kann.

Über Jahrzehnte hinweg wurde Dunkle Materie in einem Modell als kalt und isoliert beschrieben. Dabei sollten die Teilchen nicht miteinander interagieren, sondern lediglich aneinander vorbeiziehen.

Doch inzwischen zwingen drei kosmologische Probleme die Wissenschaft dazu, diese Annahme neu zu überdenken.

Wenn Dunkle Materie mit sich selbst interagiert

Ein neuer Artikel, veröffentlicht in Physical Review Letters, schlägt nun ein anderes Modell vor: selbstinteragierende Dunkle Materie, auch Self-Interacting Dark Matter (SIDM) genannt.

SIDM erlaubt es Dunkle-Materie-Teilchen, miteinander zu kollidieren. Dadurch kann ein sogenannter gravothermaler Kollaps entstehen, bei dem sich dichte Kerne bilden – etwas, das mit dem klassischen kalten Modell nicht erklärt werden konnte.

Ein gravothermaler Kollaps beschreibt den Vorgang, bei dem Energie aus dem Halo entweicht. Dadurch erhitzt sich der innere Kern und seine Dichte nimmt zu.

Drei Rätsel, eine mögliche Lösung

Die SIDM-Ansammlungen weisen laut Studie eine Gesamtmasse von etwa einer Million Sonnenmassen auf.

Die ungewöhnlichen Gravitationswirkungen, die Forscher in drei astrophysikalischen Systemen beobachtet haben, könnten durch diese dichten SIDM-Strukturen erklärt werden. Dafür wurden Gravitationslinsen, Sternströme und Satellitengalaxien untersucht.

Das gravitativ gelinste System JVAS B1938+666, die mysteriöse „Narbe“ im GD-1-Sternstrom sowie der Sternhaufen Fornax 6 in einer Zwerggalaxie zeigen laut der Studie ähnliche Eigenschaften selbstinteragierender Teilchen.

Dass derselbe Mechanismus auf verschiedenen kosmischen Ebenen funktioniert, deutet darauf hin, dass SIDM möglicherweise mehr als nur ein theoretisches Konzept ist und eines der größten Geheimnisse des Universums erklären könnte.