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Die Dunkle Seite unseres Universums

Das Eigentliche ist unsichtbar

Seit Tausenden von Jahren blicken wir Menschen fasziniert und neugierig zugleich in den Nachthimmel. Wir beobachten die Bewegungen von Sternen und Planeten, suchen nach Welten jenseits der unsrigen und nicht zuletzt nach Antworten auf die großen Fragen unserer Existenz. Ziel der Astronomie und Astrophysik war es dabei lange Zeit, möglichst viele kosmische Phänomene zu entdecken und zu kartieren. Denn sie verraten einiges über die Gesetzmäßigkeiten und Entwicklungen, die unser Universum prägen.

Anteile von Dunkler Materie, normaler Materie und Dunkler Energie im Universum. Die Zahlen basieren auf den aktuellesten Messungen des Weltraumteleskops Planck. © Podbregar / NASA

Das Universum ist „dunkel“

Inzwischen aber scheint es fast so, als wenn sich ein Großteil des eigentlichen Geschehens im Universum ausgerechnet dort verbirgt, wo man nichts sieht – wo scheinbar nichts ist. Denn Sterne, Planeten und die gesamte Materie, die wir kennen, ist im kosmischen Maßstab gesehen nur eine kleine Verunreinigung: Sie macht gerade einmal knapp fünf Prozent von Allem aus. Der Rest aber ist „dunkel“: Er entzieht sich der direkten Beobachtung und lässt sich mit unseren heutigen Methoden und Technologien auch nicht direkt nachweisen. Nur über einige ihrer Effekte verrät sich die dunkle Seite des Universums.

Eine dieser dunklen Komponenten ist die Dunkle Materie. Sie macht nach aktuellen Messungen – unter anderem der Kosmischen Hintergrundstrahlung – gut ein Viertel des Universums aus. Indizien für ihre Existenz ist vor allem ihre Schwerkraftwirkung: Erst sie erklärt, warum die Galaxien so schnell rotieren und trotzdem zusammenhalten und nicht einfach auseinander fliegen. Weil neben der normalen Materie in jeder Galaxie auch jede Menge Dunkler Materie steckt, reicht die Masse und damit auch die anziehende Kraft der Gravitation aus, um die unzähligen Sterne und Gaswolken in Form zu halten.

Dunkle Materie kann nur indirekt nachgewiesen werden, wie hier durch Massenkonzentration in einem Galaxiencluster (blau). Grüne Gebiete zeigen Gaswolken, orange das Licht von Sternen. © NASA, ESA, CFHT, CXO, Jee/ UC Davis, Mahdavi / SF STate University

Dunkle Materie und exotische Teilchen

Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist allerdings noch immer unbekannt. Physiker vermuten hinter ihrem Wirken exotische Teilchen, als einer der möglichen Kandidaten gelten dabei sogenannte Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs). Diese Partikel sind insofern exotisch, als dass sie gängiger Theorie nach ihre eigenen Antiteilchen sind: Ähnlich wie normalerweise Materie und Antimaterie löschen sie sich beim Zusammenprall gegenseitig aus. Dabei sollen, so vermutet man, energiereiche Gammastrahlen, Antiprotonen oder Positronen entstehen.

Tatsächlich haben in den letzten Monaten Forscher gleich zwei mögliche Indizien für solche WIMPs entdeckt: Zum einen detektierte das Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) an Bord der Internationalen Raumstation ISS einen Überschuss an kosmischen Positronen. Zum anderen fingen die Gammastrahlen-Detektoren des NASA Weltraumteleskops Fermi erst kürzlich einen Überschuss von Gammastrahlung aus dem Herzen der Milchstraße ein – da dort eine hohe Dichte Dunkler Materie vermutet wird, könnte diese aus dem Zerfall der WIMPs stammen. Endgültige Beweise stehen aber bisher noch aus.

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Die Hauptkomponente des Universums aber ist noch rätselhafter…

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Nadja Podbregar
Stand: 02.05.2014

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Dunkle Energie
Auf der Suche nach der geheimnisvollen Triebkraft des Universums

Das Eigentliche ist unsichtbar
Die Dunkle Seite unseres Universums

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Beschleunigte Expansion und Dunkle Energie

Überall und immerzu
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