Wissen : Dunkle Materie bringt Sterne in Galaxien durcheinander

Frank Schubert

Kanadische Astronomen haben berechnet, wie sich Zwerggalaxien entwickeln. Sie können jetzt erklären, warum diese Sterninseln anders aufgebaut sind, als es die Theorie vorhersagt. Das Team um Sergey Mashchenko von der McMaster Universität in Hamilton veröffentlichte kürzlich seine Ergebnisse online im Fachblatt „Science“ Zwerggalaxien sind der häufigste Galaxientyp im Weltall. Oft verschmelzen sie untereinander und bilden größere Strukturen. Vermutlich entstanden so vor langer Zeit die gigantischen Spiral- und Balkengalaxien. Dazu gehört die Milchstraße, die noch heute von vielen Zwerggalaxien begleitet wird.

Den Forschern bereitete bislang Kopfzerbrechen, warum die Materie in diesen Mini-Sterninseln anders verteilt ist, als es die Theorie vorhersagt. Das betrifft vor allem die Dunkle Materie – eine rätselhafte, unsichtbare Substanz, die mit „normaler“ Materie nur über die Schwerkraft wechselwirkt und auf deren Existenz man nur indirekt schließen kann. Die Dunkle Materie ist in Zwerggalaxien der beherrschende Stoff, ihre Masse übersteigt die normaler Materie bei weitem.

Die Standardtheorien besagen, dass die Dunkle Materie zum Zentrum der Zwerggalaxien hin immer dichter werden müsse. Wie Astronomen beobachten, ist sie jedoch dort breit verschmiert. Sie bildet ausgedehnte Blasen mit fast einheitlicher Dichte, in denen es keine Ballungszentren gibt. Wie Mashchenko und sein Team zeigen, schleudern die Sterne in den Zwerggalaxien (pro Galaxie einige Millionen bis Milliarden) jede Menge Energie ins All, vor allem durch Sternwinde und Supernova-Explosionen. Dadurch wird das dünne Gas zwischen den Sternen aufgeheizt. Es verwirbelt zu lang gezogenen Wolken, Filamenten, die sehr schnell durchs All jagen.

Über die Schwerkraft regen diese Filamente die Dunkle Materie zum Schwingen an. Dadurch wird auch sie aufgeheizt und dehnt sich wie ein heißes Gas großräumig aus. Ihre anfängliche Ballung im Zentrum der Zwerggalaxien geht so verloren. Durch Mashchenkos Erkenntnis lassen sich noch andere Fragen beantworten, etwa warum alte Sterne dort über ein größeres Gebiet verteilt sind als junge.

Woraus die Dunkle Materie besteht, ist unbekannt. Die Forscher vermuten, dass sie aus supersymmetrischen Partnern von bekannten Elementarteilchen zusammengesetzt ist – oder aus Axionen, das sind hypothetische Teilchen ohne Ladung. Die Physiker hoffen, sie bald mit Teilchenbeschleunigern nachweisen zu können, etwa mit dem „Large Hadron Collider“, der 2008 im Cern bei Genf in Betrieb gehen soll. Frank Schubert

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