Dunkle Materie Hübsche Galaxien dank Billiard im All

Schöne Spirale am Firmament: Forscher haben eine Theorie entwickelt, warum die Milchstraße und andere Galaxien so aussehen, wie sie aussehen. Und erklären damit - indirekt - das Wirken der Dunklen Materie.

Künstlerische Darstellung des Urknalls. 45 min
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Die Milchstraße, unser galaktisches Elternhaus, sieht aus wie eine Spirale mit einem weißen Balken in der Mitte. Die Andromeda-Galaxie ist ein ähnliches Gebilde. Nur der Dreiecksnebel – ebenfalls in unserem Wohnviertel des Universums – erinnert in seiner Gestalt eher an einen Fleischerhaken. Da die Sterne im Universum nicht vom Winde verweht und in Form gebracht sein können, war lange unklar, warum Galaxien so aussehen, wie sie aussehen.

Forscher aus Japan und Österreich scheinen jetzt eine Antwort gefunden zu haben: Schuld sei Dunkle Materie. Dieses physikalische Phänomen macht ohnehin achtzig Prozent der Materie im Universum aus, so aktuelle Theorien. Mit ihrer Anziehungskraft wird sie für die Existenz von Sternen und Galaxien und damit unsere Existenz verantwortlich gemacht. Oder wie Hitoshi Murayama vom Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe sagt:

Die Dunkle Materie ist in gewisser Weise unsere Mutter, die uns alle zur Welt gebracht hat. Aber wir haben sie nie kennengelernt, irgendwie wurden wir bei der Geburt getrennt. Wer ist sie? Das ist die Frage, der wir nachgehen.

Hitoshi Murayama

Die Schwerkraft scheint aber nicht die einzige treibende Kraft der Dunklen Materie zu sein. Denn dann müssten Galaxien in ihrem Zentrum eine sehr hohe Gravitation besitzen, quasi verklumpen. Das ist aber gerade bei kleinen Galaxien nicht der Fall.

Wie Billiard im Weltall

Durch Kollision seien die dunklen Materieteilchen in der Lage, miteinander zu interagieren. Das lässt sich mit Billiardkugeln vergleichen, die aufeinander prallen und sich dann entsprechend verteilen. Doch damit es überhaupt zur Kollision kommt, müssen sich die Teilchen mit einer bestimmten Energie bewegen. Resonanz heißt das Zauberwort, das man auch aus dem Alltag kennt: Vom Anstoßen einer Schaukel über die Tonerzeugung bei Holzblasinstrumenten, der Funktionsweise von Stimmgabeln oder ganz einfach der Funktechnik – überall werden Schwingungen durch Resonanz verstärkt.

Damit es klappt, muss die Resonanz ungefähr die zweifache Masse eines Dunkle-Materie-Teilchens betragen. "Dieses Verhalten der Dunklen Materie kann auch ein Hinweis darauf sein, dass unsere Welt mehr Dimensionen hat, als wir sehen“, sagt Xiaoyong Chu von der österreichischen Akademie der Wissenschaften. "Vielleicht bewegt sich ein Teilchen in der zusätzlichen Dimension doppelt so schnell, so dass seine Masse genau doppelt so groß ist wie die Masse der Dunklen Materie."

Erst kürzlich haben schwedische Wissenschaftler die Theorie aufgestellt, dass unser Universum auf einer zusätzlichen Dimension „reiten“ würde. Und kanadische Forscher haben eine Theorie entwickelt, dass es sogar einen Gegenpart zu unserem Universum, ein Antiversum mit Antimaterie, geben würde.

Bisher existiert Dunkle Materie nur in der Theorie und ist der Versuch einer Erklärung für physikalische Phänome im Weltall. Sie erklärt zum Beispiel, warum Sterne am äußeren Rand von Galaxien in ihrer Bewegung nicht langsamer werden als im Kern der Galaxie, obwohl das unter irdischen Bedingungen der Fall wäre. Allerdings gibt es auch eine kleine Anzahl von alternativen Erklärungsansätzen, die ohne Dunkle Materie auskommen. Soll heißen: Dass wir eine Mutter haben ist zwar wahrscheinlich, ob und wann wir sie finden aber ungewiss.

Dieses Thema im Programm: MDR FERNSEHEN | Urknall oder Schöpfung? | 20. Januar 2019 | 22:15 Uhr

Zuletzt aktualisiert: 27. Februar 2019, 14:57 Uhr