Astrophysik: Möglicher Nachweis für die dunkle Materie entdeckt
Der erste direkte Nachweis für die Existenz der dunklen Materie(öffnet im neuen Fenster) ist möglicherweise von dem japanischen Astrophysiker Tomonori Totani von der Universität Tokio entdeckt worden. Totani kann nicht ausschließen, dass es für seine Entdeckung auch eine andere Erklärung gibt, doch es scheint ein eindeutiger Nachweis für die geheimnisvolle, unsichtbare Substanz zu sein, mit der sich ein kosmisches Netz im Universum bildet und die Galaxien zusammenhält.
Woraus dunkle Materie besteht und ob sie überhaupt real ist, sind noch offene Fragen in der Wissenschaft. Dennoch gehen einige Experten davon aus, dass diese schwer fassbare Substanz etwa 27 Prozent des Universums ausmacht.
Die Entdeckung der dunklen Materie
Die aktuelle Entdeckung ist auf die Untersuchung der Daten des Weltraumteleskops Fermi für Gammaastronomie der US-Raumfahrtbehörde Nasa zurückzuführen. In den Daten habe der Astronom eine Halo-artige Struktur in Richtung des Zentrums der Milchstraße entdeckt.
"Wir entdeckten Gammastrahlen mit einer Photonenenergie von 20 Gigaelektronvolt (oder 20 Milliarden Elektronenvolt, eine extrem große Energiemenge), die sich in einer Halo-artigen Struktur zum Zentrum der Milchstraße erstreckten" , teilt Totani mit. Diese Muster von ausgestrahlten Gammastrahlen "entspricht genau der Form, die vom Dunkle-Materie-Halo erwartet wird" .
Erstmals wurde die dunkle Materie in den 1930er Jahren von dem Schweizer Astronomen Fritz Zwicky beschrieben. Er bemerkte, dass sich entfernte Galaxien schneller zu drehen scheinen, als es ihre Masse zulassen sollte. Diese Beobachtungen führten zu der Vorstellung von dunkler Materie: einem Material, das weder Licht aussendet noch absorbiert, aber eine unsichtbare Anziehungskraft auf die Galaxien ausübt, die es umgibt.
Bisher waren bodengestützte Detektoren, Weltraumteleskope und riesige Maschinen wie der Large Hadron Collider in der Nähe von Genf jedoch nicht in der Lage, einen Beweis für diese mysteriöse Substanz zu finden.
Was ist dunkle Materie?
Die gängigsten Theorien gehen davon aus, dass dunkle Materie aus etwas besteht, das als schwach wechselwirkende massive Teilchen oder WIMPs (weakly interacting massive particles) bezeichnet wird, die schwerer als Protonen sind, aber nur sehr wenig mit anderer Materie interagieren.
"Trotz dieses Fehlens von Wechselwirkung wird bei einer Kollision zwischen zwei WIMPs vorhergesagt, dass sich die beiden Teilchen gegenseitig annihilieren und weitere Teilchen, einschließlich Gammastrahlenphotonen, freisetzen werden" , teilt die Universität Tokio in einer Pressemitteilung mit.
Das von Totani beobachtete Energiespektrum entspreche der Strahlung, die durch die Vernichtung hypothetischer WIMPs vorhergesagt werde – mit einer Masse, die etwa 500-mal so groß ist wie die eines Protons ist. Die Häufigkeit der WIMP-Vernichtung, die aus der gemessenen Gammastrahlenintensität geschätzt wird, liegt ebenfalls im Bereich der theoretischen Vorhersagen.
Diese Gammastrahlenmessungen ließen sich nicht durch andere, häufigere astronomische Phänomene oder Gammastrahlenemissionen erklären. Daher betrachtet Totani diese Daten auch als einen starken Hinweis auf die Gammastrahlenemission von dunkler Materie. Wenn das stimmt, "stellt sich heraus, dass dunkle Materie ein neues Teilchen ist, das im aktuellen Standardmodell der Teilchenphysik nicht enthalten ist" , so Totani.
Uneinigkeit bei der Schlussfolgerung der Daten
Doch es gibt bereits Kritik seitens des Physikers Dan Hooper von der University of Wisconsin-Madison. Gegenüber Gizmodo sagt er(öffnet im neuen Fenster) , dass die Daten des Weltraumteleskops schon von vielen anderen Kollegen analysiert worden seien und niemand die Strahlung so wie Totani eingestuft habe. Laut einem anonymen Forscher von Fermilab (Fermi National Accelerator Laboratory) habe man solch hohe Strahlungen bereits vorher gefunden, ohne sie auf die dunkle Materie zurückzuführen.
Andererseits passe der Fund zu den kürzlich vorgestellten Simulationen des Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP)(öffnet im neuen Fenster) . Darin zeigte sich, dass die diffus glühende Gammastrahlung aus dem Milchstraßenzentrum den lange gesuchten, experimentellen Nachweis für dunkle Materie liefern könnte. Dabei ging es ebenfalls um die vom Fermi-Weltraumteleskop entdeckte Strahlung. Vielleicht handelt es sich dabei aber auch nur um einen ultradichten Neutronenstern. Es braucht also weitere Analysen.
Zur Studie
Die Studie ist am 25. November 2025 in der Fachzeitschrift Journal of Cosmology and Astroparticle Physics erschienen: 20 GeV halo-like excess of the Galactic diffuse emission and implications for dark matter annihilation(öffnet im neuen Fenster) (20 GeV Halo-ähnlicher Überschuss der diffusen Emission der Galaxie und Auswirkungen auf die Annihilation dunkler Materie).
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