Von der dunklen Materie muss sehr viel mehr existieren als von der normalen Materie. Deswegen ist es auch die dunkle Materie, die unser Universum geformt hat. Die großen Wolken in denen sie sich im frühen Universum gesammelt hat, haben mit ihrer Gravitation die normale Materie angezogen und in ihren Zentren verdichtet. Dort entstanden die ersten Galaxien und Sterne und in den Zentren der Galaxien sollte man auch die meiste dunkle Materie finden.
Die Detailarbeit ist natürlich knifflig. Man muss zuerst einmal genug Gammastrahlung beobachten. Und dann muss man davon all die Gammastrahlung abziehen, die aus bekannten Quellen kommt. Wenn tatsächlich nur die Himmelskörper Gammastrahlung produzieren, die man auch sehen kann, sollte nach dieser Subtraktion nichts mehr übrig bleiben. Aber genau das passiert nicht, wie diese Bilder zeigen:
Man sieht hier das galaktische Zentrum im Gammalicht mit drei verschiedenen Intensitäten. Links ist alles das, was man beobachtet. Rechts sieht man, was übrig bleibt, wenn man die bekannten Quellen abzieht. Und das ist definitiv nicht Nichts. Ganz im Gegenteil: Die Strahlung die man nach der Subtraktion dessen, was man kennt, immer noch empfängt, sieht ziemlich genau so aus, wie es zu erwarten wäre, wenn da jede Menge WIMPs von genau der Art sind, wie sie in den Modellen der Teilchenphysiker auftauchen.
Natürlich ist das kein Beweis für die Existenz dunkler Materie. Aber die Wissenschaftler um Daylan sind optimistisch, dass ihre Daten besser sind als die bisherigen Hinweise. Es gab ja auch früher immer schon diverse Beobachtungen, die einen Überschuss an Strahlung gesehen haben, der auf die Auslöschung dunkler Materie zurückzuführen sein könnte. Aber dabei handelte es sich meistens nicht um Gammastrahlung, sondern andere Strahlung, die wesentlich komplizierter zu bearbeiten ist. Gammastrahlung wird zum Beispiel nicht durch kosmische Magnetfelder abgelenkt und es viel leichter, die entsprechende Modelle der bekannten Quellen zu erstellen, als wenn man zum Beispiel kosmische Strahlung oder Positronen beobachtet. Bei der Gammastrahlung gibt es “weniger Knöpfe, die man drehen muss”, sagen die Autoren in ihrem Fachartikel und die Wahrscheinlichkeit, hier die Strahlung bekannter astrophysikalischer Prozesse mit dem Effekt der dunklen Materie zu verwechseln ist viel kleiner als bei anderen Beobachtungen. Außerdem konnte man mit FERMI sehr viel Gammastrahlung beobachten und den Effekt ziemlich gut und detailliert beschreiben. Auch das Modell der dunklen Materie, auf das die Daten hinweisen gehört zu den simpelsten Modellen, die im Arsenal der Teilchenphysiker existieren. Und schließlich gibt es bis jetzt auch noch keine plausiblen alternativen Modelle, die erklären könnten, wo diese Extrastrahlung her kommt, wenn nicht von dunkler Materie.
Eine solche Alternative hätten Pulsare sein können. Diese kompakten Sternüberreste, die nach großen Supernova-Explosionen übrig bleiben, gibt es überall in der Milchstraße und vor allem im Zentrum. Und auch sie senden Gammastrahlung aus. Bisher hatte man vermutet, dass ein etwaiger Gammastrahlungsüberschuss auch von noch unentdeckten Pulsaren im galaktischen Zentrum stammen könnte. Aber das scheint den Daten von FERMI zu widersprechen. Die Forscher haben sich angesehen, wie die Energie der Gammastrahlung in anderen Kugelsternhaufen verteilt ist, die man schon ziemlich genau beobachtet hat:
Dieses Bild zeigt die Energieverteilung der Gammastrahlung. Die Datenpunkte sind die realen Messwerte. Die gepunkteten und gestrichelten Linien zeigen die Verteilung in den verschiedenen Sternhaufen bzw. von all den Pulsaren die man im Zentrum der Milchstraße kennt. Die durchgezogene Linie zeigt dagegen die zu erwartende Verteilung, wenn sie von der Auslöschung dunkler Materie stammt. Im rechten Teil des Diagramms bieten die Pulsare eine ebenso gute Erklärung wie die dunkle Materie. Aber im linken Teil weicht die von den Pulsaren zu erwartende Verteilung von den Daten deutlich ab und nur die dunkle Materie passt zu den Beobachtungen. Daylan und seine Kollegen zeigen außerdem, dass man so viele unentdeckte Pulsare benötigen würde, um die Daten zu erklären, dass FERMI bzw. andere Teleskope schon längst einige davon gefunden haben müssten.
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