Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten mit Zugriffsrechten für diese Ausgabe frei zugänglich.

Titelthema: Dunkle Materie: Der verborgene Kosmos

Viele Beobachtungen im Universum legen nahe, dass es neben der sichtbaren Materie noch eine andere, "dunkle" Komponente geben müsste. Lange waren die Forscher von nur einer Sorte an Teilchenkandidaten dafür ausgegangen: den WIMPs. Doch mög­licherweise ist die unsichtbare Seite des Alls weitaus vielfältiger.
Dunkle Materie

Viele Spiralgalaxien wie die Andromedagalaxie stellen uns vor ein Rätsel: Ihre Rotationsgeschwindigkeit lässt sich nicht mit den bekannten Gesetzen der Physik erklären. Denn auf Grund der Schwerkraft der sichtbaren Materie sollten die Sterne in den Außenregionen langsamer rotieren, als sie es tatsächlich tun.

Deshalb glauben Kosmologen, dass eine Form nicht sichtbarer Materie – die so genannte Dunkle Materie – solche Ga­laxien umgibt und durchdringt. Sie sollte eine zusätzliche Komponente der Gravitation beisteuern, welche die beobachtete Rotationsgeschwindigkeit erklärt. Diese Dunkle Materie, die vermutlich 25 Prozent der Gesamtmasse des Universums ausmacht, könnte auch die Ursache für bestimmte, bisher rätselhafte Effekte im Kosmos sein. So etwa für die extrem hohen Eigengeschwindigkeiten von Galaxien innerhalb von Galaxienclustern, für die Materieverteilung, die sich ergibt, wenn zwei solche Cluster miteinander kollidieren, oder für gewisse Beobachtungen des Gravitationslinseneffekts – die Ablenkung von Licht im Gravitationsfeld ferner Galaxien.

Die einfachsten Modelle postulieren für die Dunkle Materie nur eine einzige Teilchensorte. Doch trotz jahrelanger Suche ist es den Forschern noch nicht geglückt, deren Existenz nachzuweisen. Außerdem weichen einige astronomische Beobachtungen von manchen Vorhersagen dieser einfachen Theorie ab. Aus diesem Grund haben einige Wissenschaftler die traditionellen Vorstellungen in Frage gestellt und ein komplizierteres Bild der Dunklen Materie entworfen. Demnach sollte diese aus verschiedenen Teilchensorten bestehen und könnte ähnlich komplex aufgebaut sein wie gewöhnliche Materie. ...

Kennen Sie schon …

Sterne und Weltraum – Gravitationswellen – Wie ist der Status bei gemessenen Signalen?

Gravitationswellendetektoren messen seit April 2024 wieder Signale von Schwarzen Löchern – in unserer Titelgeschichte erfahren Sie mehr über die neuen Erkenntnisse zu diesen rätselhaften Objekten. Darüber hinaus zeigen wir Ihnen die Technik der JANUS-Kamera auf der europäischen Raumsonde JUICE, die im Juli 2031 Jupiter und seine Monde detailliert erkunden soll. Wir berichten über die erfolgreiche Probennahme von der Mondrückseite mit der chinesischen Sonde Chang’e 6 und zeigen neue Aufnahmen des Weltraumteleskopes Euclid.

Spektrum der Wissenschaft – Vom Quant zur Materie

In den letzten Jahrzehnten haben sich Quantenfeldtheorien durchgesetzt, um grundlegende physikalische Phänomene unseres Universums zu erklären. Aber nicht alle physikalischen Effekte lassen sich damit erklären. Manche Erscheinungen lassen sich nicht stimmig in das Standardmodell der Teilchenphysik integrieren. Das reicht von subtilen Effekten wie der Tatsache, dass Neutrinos sich ineinander umwandeln bis hin zur auf großen Skalen wirkenden Schwerkraft. »Vom Quant zur Materie« stellt die subatomaren Spielregeln der Teilchenphysik vor und erklärt deren Bausteine. Wir berichten beispielsweise, wie sich Atome mit Lichtpulsen manipulieren lassen, ob es eine vierte Variante von Neutrinos gibt, und stellen kompakte Plasmabeschleuniger vor.

Spektrum - Die Woche – Tierisch gut geträumt

Träume sind nicht uns Menschen vorbehalten, auch Tiere sind während des Schlafs zeitweise in anderen Welten unterwegs. Was passiert dabei im Gehirn, welche Funktion erfüllt das Träumen? Außerdem in dieser »Woche«: Gigantische Leerräume im All liefern wichtige Daten für die astronomischen Forschung.

  • Quellen

Ackerman, L. et al.:Dark Matter and Dark Radiation. In: Physical Review D 79, 2009

Fan, J. et al.:Dark-Disk Universe. In: Physical Review Letters 110, 2013

Freese, K.: The Cosmic Cocktail: Three Parts Dark Matter. Princeton University Press, 2014

Kaplan, D. E. et al.:Atomic Dark Matter. In: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 2010, 2010

Schreiben Sie uns!

2 Beiträge anzeigen

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Zuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Zuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmende sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Zuschriften können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.