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Mögliche Suche nach Dunkelmaterie-Teilchen
von Stefan Deiters
astronews.com
20. August 2008
Neue kosmologische Simulationen deuten darauf hin, dass sich
auch in der Umgebung des Sonnensystems Klumpen und Ströme aus Dunkler Materie
befinden. Trifft dies zu, könnte man eventuell schon bald mit Hilfe des kürzlich
gestarteten Gammastrahlen-Weltraumteleskops GLAST mehr darüber erfahren, aus was
Dunkelmaterie eigentlich besteht.
In ihrer
Simulation fanden die Forscher auch noch in den
inneren Regionen einer Milchstraßen-ähnlichen
Galaxie deutliche Klumpen und Ströme Dunkler
Materie.
Bild: UCSC / M. Zemp |
"In früheren Simulationen konnte man im inneren Bereich des
galaktischen Halos keinerlei Strukturen bei der Dunkelmaterie-Verteilung
erkennen, aber jetzt ist die Auflösung groß genug, um Klumpen aus Dunkler
Materie identifizieren zu können", erläutert Piero Madau, Professor für
Astronomie an der University of California in Santa Cruz. Zusammen mit Kollegen hat
er die Ergebnisse der Simulationen kürzlich im Wissenschaftsmagazin Nature
veröffentlicht. Sie könnten helfen, etwas mehr über die Beschaffenheit dieses
wichtigen Bestandteils des Universums zu erfahren.
Bislang hat sich Dunkelmaterie nur durch seine Gravitationswirkung verraten.
Es gibt allerdings eine Theorie, nach der Dunkelmaterie aus sogenannten
Weakly Interacting Massive Partikcles, also schwach wechselwirkenden
massereichen Partikeln, kurz WIMPs, besteht. Diese können sich gegenseitig
auslöschen und sollten dabei Gammastrahlen aussenden. Und genau dieses Strahlung
könnte das unlängst gestartete Gammastrahlen-Teleskop GLAST (astronews.com
berichtete) aufspüren. "Das macht die Sache so faszinierend", meint Madau.
"Einige dieser Klumpen sind so dicht, dass sie eine Menge an Gammastrahlen
aussenden müssten, wenn es diese Dunkelmaterie-Vernichtung wirklich gibt. Und
GLAST müsste sie leicht beobachten können."
Jürg Diemand, Wissenschaftler in Santa Cruz, hat zusammen mit Kollegen genau
ausgerechnet, nach welchen Signalen GLAST suchen müsste, um die Gammastrahlen
der Dunkelmaterie zu entdecken. Ein Artikel darüber wurde inzwischen von der
Fachzeitschrift Astrophysical Journal zur Veröffentlichung akzeptiert.
"Es gibt einige Kandidaten für Dunkelmaterie und unsere Vorhersagen für GLAST
gelten für einen bestimmten Typ mit festgelegten Eigenschaften", erklärt Diemand.
"Für typische WIMPs sollten es nach zwei Jahren Beobachtung eine Handvoll bis zu
einige Dutzend deutliche Signale geben, die sich vom Gammastrahlenhintergrund
abheben. Das wäre wirklich eine große Entdeckung für GLAST."
Über 80 Prozent der Materie im All liegt in Form von Dunkelmaterie vor. Bis
heute wissen die Astronomen allerdings noch nicht, um was es sich bei
Dunkelmaterie genau handelt. Man nimmt an, dass sich normale Materie an Stellen
gesammelt hat, in denen es besonders viel Dunkelmaterie gibt und sich dann dort
Sterne, Planeten und ganze Galaxien gebildet haben.
Wie im Universum mit Hilfe von Dunkler Materie Strukturen entstanden, haben
die Astronomen mit Hilfe ihres Computerprogramms verfolgt. Die Simulation lief
einen Monat lang und modellierte die Entwicklung von etwa einer Milliarde
Partikeln aus Dunkelmaterie über einen Zeitraum von 13,7 Milliarden Jahren. Das
Programm lief parallel auf bis zu 3.000 Einzelprozessoren. "Wir haben die
Dunkelmaterie-Verteilung fast vom Urknall bis heute simuliert und besonderen
Wert auf die Auflösung von Dunkelmaterie-Halos um Galaxien wie unsere
Milchstraße gelegt", erklärt Diemand. "So konnten wir jede Menge kleinere
Strukturen erkennen, auch in Regionen wo sich unser Sonnensystem befindet.&qtot;
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