SCHWARZE LÖCHER
Dunkelmaterie-Blasen in Galaxienzentren?
von Stefan Deiters
astronews.com
20. Juli 2006

Im Zentrum von Galaxien, so die Ansicht der meisten Astronomen, verbergen sich supermassereiche Schwarze Löcher. Doch so sicher ist dies nach Meinung eines amerikanischen Physikers nicht: Er schlägt nun, wie der New Scientist in seiner neuen Ausgabe berichtet, Dunkelmaterie-Blasen als Alternative vor. Damit dies funktioniert, müsste man allerdings die Relativitätstheorie ein wenig modifizieren.

Das Zentrum der Milchstraße, beobachtet mit dem Very Large Array-Radioteleskop. Sagittarius A*, das vermutete Schwarze Loch, ist der helle Punkt im Zentrum. Das Bild umfasst einen Ausschnitt von knapp zwei mal zwei Lichtjahren. Bild: NRAO / AUI / NSF, Jun-Hui Zhao, W.M. Goss

Über eines herrscht unter allen Astronomen Einigkeit: Im Zentrum der meisten Galaxien befindet sich ein Objekt, das auf unvorstellbar kleinem Raum eine riesige Masse vereinigt. Und eigentlich alle gehen davon aus, dass dies nur ein Objekt leisten kann: ein supermassereiches Schwarzes Loch. Dieses Schwarze Loch würde auch manche Beobachtung erklären, die man in seiner unmittelbaren Nähe gemacht hat, wie etwa Röntgenblitze, die nach der Theorie entstehen sollen, wenn das Schwarze Loch Materie verschlingt. Allerdings haben jüngste Beobachtungen jetzt gezeigt, dass diese Röntgenblitze rund alle 20 Minuten zu beobachten sind und die Astronomen rätseln, wie sich diese Regelmäßigkeit mit ihrer Erklärung in Übereinstimmung bringen lässt.

Vielleicht könnte ihnen Anatoly Svidzinsky, ein Physiker der Texas A&M University in College Station, helfen. Der Wissenschaftler, so berichtet das britische Wissenschaftsmagazin New Scientist in seiner neuen Ausgabe, glaubt, dass so genannte Axionen das Rätsel um die Röntgenblitze lösen könnten. Axionen sind Elementarteilchen, die bislang allerdings noch nie direkt nachgewiesen wurden. Sie haben nur eine äußerst geringe Masse und keine elektrische Ladung, gelten aber manchen als guter Kandidat für die so genannte Dunkle Materie.

In den 1990er Jahren zeigten Computersimulationen von aus Axionen bestehenden Dunkelmaterie-Wolken, dass sich riesige Axionen-Blasen bilden können. Svidzinsky glaubt nun, dass solche Blasen im Zentrum von Galaxien existieren. Diese würden in einer 20-minütigen Periode expandieren und sich wieder zusammenziehen und so die Röntgenblitze erklären können. Das von Svidzinsky durchgerechnete Model deutet darauf hin, dass stabile Axionen-Blasen eine Masse von zwischen einer Millionen und 2,5 Milliarden Sonnenmassen haben müssten. Und genau dies ist der Massebereich, den man für die kompakten Objekte im Zentrum von Galaxien beobachtet.

"Dieser Vorschlag ist schon faszinierend", meint dann auch Tim Summer auf Nachfrage des New Scientist. Summer beschäftigt sich am Londoner Imperial College mit verschiedenen Dunkelmaterie-Kandidaten, darunter auch mit Axionen. "Allerdings braucht man noch deutlich mehr Beweise und weitere Untersuchungen, bevor das Modell wirklich die etablierteren Theorien ersetzen kann."

Dazu dürfte einige Überzeugungsarbeit nötig sein: Svidzinskys Modell ersetzt nämlich nicht nur die Schwarzen Löcher in den Zentren von Galaxien durch Axionen-Blasen, sondern benötigt auch eine entscheidende Modifikation an Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie: Damit die Blasen oszillieren, muss die Gravitation ab einer bestimmten Stärke plötzlich abstoßend werden. Dieses Konzept wurde bereits im vergangenen Jahrzehnt vereinzelt diskutiert.

Diese Variante der Gravitation braucht aber nicht unbedingt gegen das Modell zu sprechen, meint Konstantin Zioutas vom Genfer CERN: "Es gibt verschiedene Studien in aller Welt, die darauf hindeuten, dass Einstein nicht das letzte Wort in Sachen Gravitation ist", sagte der Wissenschaftler gegenüber dem New Scientist. So könnten etwa weitere Dimensionen das Verhalten der Gravitation unter extremen Bedingungen verändern. Allerdings müsse man zunächst einmal eindeutig belegen, dass Axionen überhaupt existieren.

Auch eine andere Beobachtung könnte Svidzinskys Modell erklären: So wurde von unserem galaktischen Zentrum auch ein diffuses Röntgenlicht beobachtet, für das es bislang noch keine plausible Erklärung gibt. "Jedes Gas, das heiß genug wäre, um diese Strahlung erzeugen zu können, würde sich so schnell bewegen, dass es sich nicht in der Galaxie halten könnte", so Zioutas. "Dunkelmaterie-Axionen könnten aber diese Röntgenstrahlung erzeugen."

Ob es im Zentrum von Galaxien Schwarze Löcher oder aber Axionen-Blasen gibt, wird man vermutlich bald wissen. "In einigen Jahren können Astronomen mit Hilfe der Radio-Interferometrie die kompakten Objekte im Inneren auflösen", so Svidzinsky. "Schwarze Löcher sollte dann eine konstante Größe haben, während Axionen-Blasen ihre Größe verändern." Auf das Ergebnis dürften viele gespannt warten - auch Konstantin Zioutas: "Es steht schließlich einiges auf dem Spiel - die Theorie der Dunkelmaterie und die von Einstein."