Dunkle Materie ist eine unsichtbare Form von Materie, die den Großteil aller Materie im Universum ausmacht. Sie besitzt Masse und erzeugt Gravitation, interagiert jedoch nicht mit Licht oder elektromagnetischer Strahlung und bleibt daher unsichtbar.
Wie viel Dunkle Materie gibt es?
Nach dem ΛCDM-Modell, dem Standardmodell der modernen Kosmologie, umfasst dunkle Materie etwa 85 % der gesamten Materie im Universum und 27 % der gesamten Masse-Energie-Dichte.
Wer entdeckte Dunkle Materie?
1933 analysierte der Schweizer Astronom Fritz Zwicky die Bewegungen von Galaxien im Coma-Haufen. Er verglich die sichtbare Masse mit den beobachteten Umlaufgeschwindigkeiten und stellte fest, dass die Gravitationskraft unzureichend war, um die hohen Geschwindigkeiten zu erklären.
Stellen Sie sich einen Kometen vor, der an der Sonne vorbeifliegt: Die Ablenkung seiner Bahn hängt von Geschwindigkeit und Sonnengravitation ab. Ist die Anziehung stark genug, gerät er in eine Umlaufbahn; andernfalls entkommt er ins All.
Zwicky beobachtete, dass Galaxien am Rand des Haufens zu schnell kreisten, um von der sichtbaren Masse gehalten zu werden. Basierend auf Anzahl und Helligkeit der Galaxien schätzte er die Masse zu niedrig. Er postulierte daher unsichtbare "dunkle Materie".
Diese dunkle Materie hat Masse und damit Gravitation, gibt oder reflektiert aber kein Licht – eine Eigenschaft, die sie von normaler Materie unterscheidet.
Welche weiteren Beweise gibt es für Dunkle Materie?
Etwa 3,8 Milliarden Lichtjahre entfernt kollidieren zwei Galaxienhaufen, darunter der Bullet Cluster. Im Bild sind Galaxien in Orange und Weiß, das heiße Röntgengas in Rosa dargestellt – dies ist die "normale" Materie.
Die blauen Bereiche zeigen die Hauptmasse durch den Gravitationslinseneffekt: Masse krümmt die Raumzeit und lenkt Licht um, wie Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie vorhersagt.
In diesen Haufen dominiert unsichtbare Masse weder Galaxien noch Gas. Im Bullet Cluster trennte sich die dunkle Materie beim Zusammenstoß vom Gas, da sie nicht elektromagnetisch interagiert – nur gravitativ.
Woraus besteht Dunkle Materie?
Sie kann nicht aus abgestorbenen Sternen, Gas oder Staub bestehen. Sie erfordert exotische Teilchen, um mit dem Urknall und der chemischen Zusammensetzung des Universums übereinzustimmen.
Leading-Kandidaten sind WIMPs (schwach wechselwirkende massive Teilchen), Gravitinos aus Grand Unified Theories und Axionen aus Quantenchromodynamik. Experimente am Large Hadron Collider könnten bald Klarheit schaffen. – Alexandra Franklin-Cheung
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