Wenn ich aus dem Fenster in meinem Arbeitszimmer schaue, kann ich die Fahnen über dem Eingang des Hotels nebenan flattern sehen. Daraus kann ich schließen, dass dort draußen ein starker Wind weht, auch wenn ich ihn weder spüren noch sehen kann. Und genau auf diese Weise wissen wir auch von der Existenz der Dunklen Materie. Die haben wir uns nicht “einfach ausgedacht” wie man so oft hören kann. Seit bald 100 Jahren beobachten wir, wie sich Sterne und Galaxien im Universum auf eine Art und Weise bewegen, die nur durch die Anwesenheit eines bisher ungeklärten gravitativen Einflusses möglich ist (siehe hier für alle Details). Bis jetzt haben wir leider noch nicht heraus gefunden, was genau die Ursache dafür ist, aber Wissenschaftler überall auf der Welt arbeiten daran. Und Sternströme könnten in naher Zukunft wichtige Hinweise auf die Natur der dunklen Materie liefern.

Künstlerische Darstellung des Verlaufs einiger bekannter Sternströme (Bild: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech))

Künstlerische Darstellung des Verlaufs einiger bekannter Sternströme (Bild: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech))

Ich habe über dieses Thema schon früher berichtet. “Sternströme” sind – ganz vereinfacht gesagt – das, was übrig bleibt, wenn unsere Milchstraße andere Galaxien frisst. Es kommt immer wieder zu Kollisionen zwischen großen und kleinen Galaxien. Wenn dann eine Zwerggalaxie auf eine riesige Ansammlung von Sternen wie unsere Milchstraße trifft, dann wird die kleine Galaxie durch die Gravitationskraft regelrecht auseinander gerissen. Es entsteht ein “Sternstrom”, also ein “Fluss” aus Sternen, der sich um die Milchstraße windet und den wir deswegen erkennen, weil sich die Sterne dort alle mit mehr oder weniger der gleichen Geschwindigkeit in die gleiche Richtung bewegen.

Von solchen Sternströmen haben wir um die Milchstraße herum schon einige identifiziert. In den äußeren Regionen unserer Milchstraße gibt es aber nicht nur Sternströme, sondern – vermutlich – auch größere und kleinere Wolken aus dunkler Materie. Bei ihrer Bewegung um die Milchstraße trifft die dunkle Materie immer wieder auf die Sternströme und beeinflusst dort mit ihrer Gravitationskraft die Sterne. Was also machen vernünftige Astronomen? Sie simulieren am Computer, wie die Anwesenheit der dunklen Materie die Sternströme verändern würde! Und genau das haben Nilanjan Banik von der Uni Amsterdam (vom originell benannten “GRAPPA Institut” für theoretische Physik) und seine Kollegen getan (“Probing the nature of dark matter particles with stellar streams”).

Das interessante an diesem Ansatz ist nicht nur die Tatsache, dass man Sternströme nutzen kann, um auf die Anwesenheit dunkler Materie zu schließen. Das kann man mit jeder Menge anderer Methoden ja auch. Mit der Methode von Banik und seinen Kollegen kann man auch die Natur der dunklen Materie entschlüsseln. Wir wissen ja derzeit nicht, aus welcher Art von Materie (wenn überhaupt) die dunkle Materie besteht. Nicht aus dem Zeug jedenfalls, das wir bisher kennen – und unbekanntes Zeug ist per Definition unbekannt. Es gibt also jede Menge Modelle und Hypothesen die in Frage kommen. Die unterscheiden sich – unter anderem – in der Menge und Größe der “Klumpen” die sie in der Umgebung der Milchstraße bilden. Und damit auch in den Auswirkungen, die sie auf die Sternströme haben.

Banik und seine Kollegen haben sich nun in der Computersimulation genau angesehen, wie sich die Dichte der Sternströme verändert je nachdem welche Art von dunkler Materie da draußen rumschwirrt. Die gute Nachricht: Es gibt deutliche Unterschiede je nach Natur der dunklen Materie. Die schlechte Nachricht: Wir sind technisch noch nicht in der Lage, die unterschiedlichen Vorhersagen auch durch Beobachtung zu überprüfen. Die gute, aber auch ein wenig frustrierende Nachricht: In ein paar Jahren wird das Large Synoptic Survey Telescope (LSST) seine Arbeit aufnehmen, den Himmel neu katalogisieren und dabei unter anderem die Dichte der Sterne in den Sternströmen genau bestimmen. Und das ist dann die wirklich gute Nachricht: Wir werden mit diesem Ansatz das Rätsel um die dunkle Materie nicht endgültig lösen können (das kann nur die Teilchenphysik) – aber man wird definitive Aussagen über die Gültigkeit der unterschiedlichen Modelle machen können. Oder anders gesagt: Wir werden dann zwar immer noch nicht wissen, aus was die dunkle Materie besteht, aber auf jeden Fall besser wissen, aus was sie nicht besteht!

Kommentare (17)

  1. #1 tomtoo
    14. Mai 2018

    Ist das jetzt sowas wie eine Entgültige Aussage. Da ist Materie? Und nicht nur eine falsch berechnete Gravitation ?

  2. #2 Captain E.
    14. Mai 2018

    @tomtoo:

    Ich schätze, die meisten sagen “Ja!” und ein paar sagen “Nein!”.

  3. #3 Karl-Heinz
    14. Mai 2018

    @tomtoo

    Ist das jetzt sowas wie eine Entgültige Aussage. Da ist Materie? Und nicht nur eine falsch berechnete Gravitation ?

    Ich denke nicht.
    Aber zumindest hat man Daten, an denen man die einzelnen Modelle testen kann.

  4. #4 H Schmidt
    14. Mai 2018

    Was ist denn Gravitation? Es ist der Lichtäther. Und je nachdem dieser überlagert ist zieht er nach Materie. Je mehr überlagert, desto mehr zieht er. Die Sonne sprudelt Lichtäther aus und pflanzt sich fort. Wenn sich der Lichtäther einer Sonne mit der anderen Sonne trifft, so stoßen diese sich ab ( Dunkle Energie) und überlagern sich Dunkle Materie. Da es nur eine Urkraft gibt, zieht es immer.
    Somit lassen sich auch die 4 Grundkräfte beschreiben. Alles nur Photonen die überlagert sind. Bei Gravitation ohne Spinausrichtung, bei den anderen 3 mit Spinausrichtung.
    Herr Freistetter. Alles 100 Jahre alter Mist der ignoriert wurde.

  5. #5 Florian Freistetter
    14. Mai 2018

    @H Schmidt: “Wenn sich der Lichtäther einer Sonne mit der anderen Sonne trifft, so stoßen diese sich ab ( Dunkle Energie) und überlagern sich Dunkle Materie. “

    Genau für Leute wie sie hab ich morgen früh einen Artikel vorbereitet…

  6. #6 Heino Wedig
    14. Mai 2018

    Danke für deinen informativen Artikel. Wenn Du auch noch keine substanziellen (!) Antworten geben konntest, so macht zumindest der mögliche Lösungsweg neugierig. Ganz besonders neugierig bin ich aber schon auf den für morgen versprochenen Artikel @H Schmidt.

  7. #7 H Schmidt
    14. Mai 2018

    ich gebe gerne zu, das ich falsch liege.

    ich bin gespannt auf Ihren Artikel, der aufklärung bringt.

  8. #8 Krypto
    15. Mai 2018

    @H Schmidt#7:

    ich gebe gerne zu, das ich falsch liege.

    Allein der Glaube fehlt. 😉
    Dein #4 ist ein dermaßen wirres Geschwurbel, welches mich ernsthaft zweifeln lässt sowohl an Deiner Fachkompetenz als auch an Deiner Bereitschaft, Dich hinreichend tief in diese Themen hineinzuarbeiten.

  9. #9 Eisentor
    16. Mai 2018

    Was ist denn Gravitation? Es ist der Lichtäther.

    Mmh als ich heute Nacht nachgeschaut habe funktionierte die Gravitation unabhängig von Licht und Dunkelheit. Ich wage auch zu behaupten das die Gravitation auf der Erde unabhängig von der Sonne ist. Das kann man überprüfen. @H Schmidt haben sie eine Idee wie man ihre Idee überprüfen könnte?

  10. #10 Bullet
    16. Mai 2018

    @hschmidt:

    Alles 100 Jahre alter Mist der ignoriert wurde.

    Das ist so ziemlich das, was zu deinem inkohärenten Geschwafel zu sagen wäre.

  11. #11 hmann
    16. Mai 2018

    Eisentor, Bullet
    Wenn Schmidt ein anderes Vokabular benützt, dann sollte man seine eigene wissenschaftliche Überlegenheit nicht dazu benützen um den anderen ins Abseits zu stellen.
    Auch in der unverständlichsten Beschreibung kann ein genialer Gedanke stecken. Und bei #4 hat Schmidt ja immerhin versucht , die 4 Grundkräfte zu vereinheitlichen. Das ist doch lobenswert. Und Sie bekommen die Gelegenheit, das wissenschaftlich zu korrigieren. Think positiv !

  12. #12 Ursula
    16. Mai 2018

    @hmann

    Wenn Schmidt ein anderes Vokabular benützt, dann sollte man seine eigene wissenschaftliche Überlegenheit nicht dazu benützen um den anderen ins Abseits zu stellen.

    Sehr sinnvoll! Jeder verwendet sein eigenes Vokabular. Wie soll dann bitte eine Kommunikation noch möglich sein? Und das noch im wissenschaftlichen Bereich?

  13. #13 Eisentor
    16. Mai 2018

    Manchmal hilft es das Leute mit wilden Privattheorien darüber nachdenken können wie man sie überprüfen könnte. Und da helfen manchmal andere Menschen mit einem neuen Blick.

  14. #14 Bullet
    16. Mai 2018

    @hmann:

    Wenn Schmidt ein anderes Vokabular benützt, dann sollte man seine eigene wissenschaftliche Überlegenheit nicht dazu benützen um den anderen ins Abseits zu stellen.

    Tja: mit der “wissenschaftlichen Überlegenheit” im Gepäck bin ich aber in der Lage, zu erkennen, ob es “nur” das Vokabular ist, das sich unterscheidet, oder ob der ganze Salm nix taugt. Und ich erkenne: der Salm taugt nix. So wie bei dir, wenn du schreibst:

    bei #4 hat Schmidt ja immerhin versucht , die 4 Grundkräfte zu vereinheitlichen.

    Nun denn, Rächer der Unterdrückten: wo hat er denn bei #4 versucht, die vier Grundkräfte zu vereinheitlichen? Ich sehe nur einen (und brachial falschen) Satz: “Alles nur Photonen die überlagert sind.” Nennst du DAS einen “Versuch”?

  15. #15 hmann
    16. Mai 2018

    Bullet,
    wo bleibt dein Humor ?
    da rufen sie zu einem March for die Wissenschaft auf, und was machst du ? Du vergräzt die interessierten Laien.

  16. #16 Bullet
    17. Mai 2018

    Und jetzt der nächste Tisch, den du “Vase” nennst. Wer bist du, und wenn ja, wie viele?
    Ja, auch ich kann sinn- und zusammenhanglosen Krempel erzählen.
    Köntest du dann zur Abwechslung mal irgendein Argument bringen oder bleibt das jetzt so?

  17. #17 Bullet
    22. Mai 2018

    Nanu? Kein HSchmidt mehr?