Was ist Dunkle Materie?

Dunkle Materie ist eine mysteriöse Form der Materie, die Gravitationseffekte auf gewöhnliche Materie ausübt, jedoch nicht auf andere Weise beobachtet werden kann. Während konventionelle Materiewolken durch ihre Sternaktivität, Lichtstreuung, Funkemissionen und andere Mittel erfasst werden können, sind dunkle Materiewolken für die überwiegende Mehrheit unserer Instrumente unsichtbar. Dennoch machen sie 90% - 99% der Materie im Universum aus.

In den 30er Jahren führten die Astronomen Fritz Zwicky und Sinclair Smith eine Analyse der Geschwindigkeit von Galaxien in den großen galaktischen Clustern Virgo und Coma durch. Sie stellten fest, dass sich alle Galaxien zwischen zehn und hundert Mal schneller bewegten, als sie sein sollten. Etwas Unsichtbares erzeugte zusätzliche Schwerkraft.

Obwohl die ersten Beobachtungen von Zwicky und Smith starke Beweise für die Dunkle Materie zu liefern schienen, waren nicht alle Kosmologen überzeugt. Da diese Galaxienhaufen so weit entfernt waren, war es schwierig, die unabhängigen Geschwindigkeiten jeder Galaxie auf einer Zeitskala von nur Jahrzehnten genau zu messen. Stärkere Beweise kamen in den 70er Jahren, als Wissenschaftler wie Rubin, Freeman und Peebles begannen, die Rotationskurven von Galaxien zu analysieren. Sterne in Spiralgalaxien, wie unsere, bewegten sich schneller um den galaktischen Kern, als ihre beobachtbare Masse anzeigen würde.

Es wurde schließlich entdeckt, dass alle Galaxien Halos aus dunkler Materie enthalten, die sich weit über die Grenzen der durch ein Teleskop angezeigten Galaxie hinaus erstrecken. Diese Halos sollen aus MACHOs (Massive Astrophysical Compact Halo Objects) und WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) bestehen. Es wird vermutet, dass es sich bei MACHOs hauptsächlich um schwarze Löcher und braune Zwerge (ausgebrannte Sterne) handelt. Sie bestehen aus konventioneller oder baryonischer Materie - den uns bekannten Atomen, die nur stark komprimiert sind. WIMPs sollen nicht-baryonische Formen von Materie sein, schwach wechselwirkende Teilchen, die sich mit relativistischen Geschwindigkeiten bewegen. Der wahrscheinlichste Kandidat für WIMPs sind das Neutrino und seine Cousins.