Dunkle Materie im Herzen des Sonnensystems

  • 10. August 2012

Die Materie in Sonnennähe enthält einen großen Anteil an unsichtbarer dunkler Materie.

Der Astronom Fritz Zwicky entdeckte in den 30er Jahren die dunkle Materie und stellte fest, dass Galaxienhaufen mit dieser unsichtbaren Substanz gefüllt sind. Eine weitere Entdeckung zur selben Zeit enthüllte, dass die Materiedichte im Umfeld der Sonne fast doppelt so viel beträgt, wie durch Sternenmassen und sichtbarem Gas allein erklärt werden kann. Trotz jahrzehntelanger Forschung blieb die Menge der dunklen Materie nahe der Sonne schleierhaft. Verschiedene Messungen ergaben zwischen drei- und sechsmal so viel dunkle Materie wie erwartet. Dann wurde letztes Jahr anhand neuer Daten und einer neuen Methode plötzlich weit weniger dunkle Materie detektiert. Dieses überraschende Resultat sorgte weltweit für Verwirrung, wobei es die Astronomen letztlich den zu wenig genauen Simulationsmethoden und Analysen zuschrieben.

Abb.: Die Simulation der Milchstrasse in hoher Auflösung wurde als Test für die neue Massen-Messtechnik verwendet. (Bild: UZH)

Abb.: Die Simulation der Milchstrasse in hoher Auflösung wurde als Test für die neue Massen-Messtechnik verwendet. (Bild: UZH)

Nun hat ein internationales Team, unter der Leitung von Forschern der Universität Zürich (UZH)und mit Beteiligung der ETH Zürich, einen neuen Weg eingeschlagen. Die Forschenden simulierten die Milchstrasse in Hochauflösung und testeten somit ihr Vorgehen zur Messung der dunklen Materie, bevor sie dieses auf reale Daten anwendeten. Dies führte zu einigen Überraschungen: Sie bemerkten, dass mit den Standardtechniken der letzten zwanzig Jahre zu tiefe Werte der Dichte von dunkler Materie berechnet worden waren. Darauf basierend entwickelten die Forscher eine neue Technik, um den korrekten Wert für die Simulation zu erhalten. Angewandt auf die Positionen und Geschwindigkeiten von mehr als 2000 K-Zwergsternen in Sonnennähe, schätzen sie die lokale Dichte von dunkler Materie neu ein.

„Wir sind zu 99 Prozent sicher, dass es dunkle Materie in Sonnennähe gibt. Mit 90-prozentiger Sicherheit finden wir sogar mehr dunkle Materie als erwartet“, sagt Hauptautorin Silvia Garbari. Bestätigen zukünftige Daten diesen hohen Wert, könnte das den ersten Beweis für eine Scheibe aus dunkler Materie liefern, die kürzlich von numerischen Simulationen der Galaxienentstehung vorhergesagt wurde, folgert die UZH-Forscherin. Und sie ergänzt: „Es könnte auch bedeuten, dass der Halo aus dunkler Materie deformiert ist, sodass der Wert für die lokale Dichte in die Höhe getrieben wird.“

Viele Physiker gehen davon aus, dass dunkle Materie aus einem neuen Elementarteilchen besteht, das nur sehr schwach mit normaler Materie wechselwirkt. Würde das zutreffen, dann müsste es möglich sein, dieses Teilchen in Experimenten zu detektieren. Die genaue Messung der lokalen Dichte von dunkler Materie ist für solche Versuche unerlässlich.

UZH / PH

Share |

Webinar

Einführung in die Simulation von Halbleiter-Bauelementen

  • 30. November 2017

Von Mosfets über LEDs bis zu Wafern – Halb­leiter­bau­elemente sind essen­tielle Bestand­teile moderner Tech­nik in nahezu allen Bran­chen. Die nume­ri­sche Simu­la­tion kann dabei ein wich­ti­ges Hilfs­mit­tel dar­stel­len, um diese Bau­elemen­te in ihrer Funk­tions­weise zu analy­sie­ren und somit deren Kon­zep­tion zu er­leich­tern.

Alle Webinare »

Site Login

Bitte einloggen

Andere Optionen Login

Website Footer