Neues Weltraumteleskop könnte Antworten zur Dunklen Materie liefern

Die Bilder, die das kommende Weltraumteleskop aufnehmen wird Nancy Grace Roman ihr NASA könnte es Wissenschaftlern ermöglichen, das zu erkennen Dunkle Materie unter den Sternen.

Ein internationales Forscherteam glaubt, dass Hohlräume in Sternhaufen, die an kompakten Bündeln alter Sternkörper, sogenannten Kugelsternhaufen, hängen, dadurch beeinflusst werden könnten Klumpen dunkler Materie.

Bisher konnten Astronomen diese schwebenden Sternströme nur innerhalb unserer eigenen Milchstraße untersuchen, was bedeutet, dass unser Verständnis über sie begrenzt ist. Das Weltraumteleskop Nancy Grace Romandessen Start im Jahr 2027 geplant ist, soll empfindlich genug sein, um diese Strukturen in unserer benachbarten Andromeda-Galaxie zu erkennen – und in solch einem Detail wird es möglich sein, durch Dunkle Materie verursachte Störungen zu erkennen, was den Astronomen den Beweis für diese unvorstellbare Substanz liefern wird.

“In unserer eigenen Galaxie gibt es Sternströme, in denen wir Hohlräume sehen, die möglicherweise auf dunkle Materie zurückzuführen sind“, sagte Tjitske Starkenburg, Teammitglied und Forscher an der Northwestern University. “Diese Lücken könnten aber auch auf andere Weise entstanden sein“.

Das Forschungsteam argumentiert, dass die Wissenschaftler durch die Beobachtung von Hohlräumen in anderen Galaxien außerhalb unserer eigenen durch Nancy Grace Roman ein besseres Bild dieser Hohlräume als Ganzes erhalten. Dies könnte letztendlich dazu beitragen, die Existenz und Eigenschaften von Klumpen dunkler Materie zu bestimmen.

Dunkle Materie stellt Wissenschaftler vor ein Rätsel, denn obwohl sie etwa 85 % der Materie im Universum ausmacht, haben sie keine Ahnung, was sie ist.

Dunkle Materie interagiert nicht mit Licht, was bedeutet, dass sie für unsere Augen im Wesentlichen unsichtbar ist und nicht aus Atomen bestehen kann, die aus Elektronen, Protonen und Neutronen bestehen, aus denen die „normale“ Materie besteht, die wir kennen. Denken Sie an die Sterne, die Planeten, die Blumen, die Bücher. Alles, was wir mit bloßem Auge sehen – auch unser Körper – besteht aus solch „normaler“ Materie.

Dunkle Materie interagiert jedoch mit der Schwerkraft, und das bedeutet, dass Wissenschaftler nur dann auf ihre Anwesenheit schließen können, wenn sie untersuchen, wie sich ihre Wechselwirkung mit der Schwerkraft dann auf die gesamte alltägliche Materie und das Licht auswirkt.

Die Tatsache, dass dunkle Materie gravitativ interagiert, ist tatsächlich ein Glücksfall für die Entwicklung des Universums. Einige Galaxien drehen sich beispielsweise so schnell, dass die Schwerkraft ihrer sichtbaren Materie – Sterne, Gas, Staub und Planeten – nicht ausreichen würde, um sie vor dem Auseinanderbrechen zu bewahren.

“Wir sehen die Wirkung der Dunklen Materie auf Galaxien“, sagte Christian Aganze, Teammitglied und Postdoktorand an der Stanford University. “Wenn wir beispielsweise modellieren, wie Galaxien rotieren, benötigen wir zusätzliche Masse, um ihre Rotation zu erklären. Dunkle Materie könnte das sein, was uns fehlt“.

Hinweise auf dunkle Materie könnten durchaus in Kugelsternhaufen vorhanden sein, die oft Millionen von Sternen sowie lose Sternströme enthalten. Das liegt daran, dass Wissenschaftler glauben, dass dunkle Materie „Löcher“ in diese Sternströme schlagen und so Lücken schaffen kann, die zur Beurteilung der Natur dieser mysteriösen Materieform genutzt werden können.

“Es gibt zwei Gründe, warum diese Ströme so interessant sind, um die Auswirkungen dieser Klumpen dunkler Materie zu beobachten.“, sagte Starkenburg. “Erstens „leben“ diese Ströme in den äußersten Randregionen einer Galaxie, wo es sonst nur sehr wenig Struktur gibt. Und zweitens sind diese Ströme von Natur aus sehr dünn, weil sie durch dichte Sternhaufen gebildet wurden, was bedeutet, dass man Lücken oder Störungen viel leichter erkennen kann“.

Dies ist keine neue Idee, aber sie wurde noch nicht vollständig genutzt, um dem Problem der Dunklen Materie auf den Grund zu gehen. Heutige Weltraumteleskope und bodengestützte Instrumente beschränken sich auf die Suche nach Löchern, die von dunkler Materie in eine kleine Anzahl von Sternströmen gestanzt wurden, die an Kugelsternhaufen in unserer Galaxie hängen.

Von seiner Position aus etwa 1,6 Millionen Kilometer von der Erde entfernt Nancy Grace Roman wird erstmals in der Lage sein, solche Merkmale in benachbarten Galaxien, insbesondere Andromeda, zu untersuchen. Sein Weitfeldinstrument wird Bilder erzeugen, die 200-mal größer sind als die des Hubble-Weltraumteleskops.

Um dies zu testen, simulierte das Team Sternströme und ließ sie mit Klumpen dunkler Materie interagieren, wodurch wie vorhergesagt Hohlräume entstanden. Anschließend erstellten die Wissenschaftler Scheinbeobachtungen daraus Nancy Grace Roman dieser Räume werden von dunkler Materie in Sternströmen durchdrungen. Sie kamen zu dem Schluss, dass die Nancy Grace Roman Es wird tatsächlich in der Lage sein, diese Lücken zu erkennen, wenn es endlich seine Augen für das Universum öffnet.

[via]