Ein massiver Partikeldetektor auf der Internationalen Raumstation hat möglicherweise schwer fassbare dunkle Materie entdeckt. Dies wurde heute (3. April 2013) von Wissenschaftlern angekündigt.
Der AMS-Detektor (Alpha Magnetic Spectrometer) misst kosmische Strahlungsteilchen im Weltraum. Über eineinhalb Jahre lang wurden mit dem Gerät Milliarden von Partikeln gemessen, darunter mögliche Spuren dunkler Materie, einer verborgenen Substanz, die mehr als 80 Prozent der gesamten Materie im Universum ausmacht.
Das AMS-Gerät detektierte ungefähr 400.000 Positronen (Elektronen-Antiteilchen). Die Energie dieser Positronen lässt vermuten, dass sie durch Kollision und Zerstörung von Partikeln der dunklen Materie entstanden sind. Detaillierte Forschungsergebnisse werden heute auf einer Pressekonferenz der NASA bekannt gegeben.
Dunkle Materie emittiert kein Licht und kann nicht mit einem Teleskop erfasst werden. Außerdem verdunkelt sie anscheinend gewöhnliche Materie im Universum. Die Physiker vermuten, dass dunkle Materie aus WIMPs oder schwach wechselwirkenden massiven Partikeln besteht, die fast nie mit Partikeln normaler Materie interagieren. Es wird angenommen, dass Weicheier für sich selbst Antiteilchen sind. Wenn sich also zwei Weicheier treffen, vernichten sie sich gegenseitig. Infolge einer WIMP-Kollision bilden sich ein Positron und ein Elektron.
Die Eigenschaften der von AMS detektierten Positronen entsprechen den vorhergesagten Ergebnissen einer Kollision von Partikeln der dunklen Materie. Außerdem scheinen Positronen aus allen Richtungen des Weltraums zu kommen und nicht aus einer einzigen Quelle am Himmel. Diese Schlussfolgerung bestätigt auch die Erwartungen der Forscher als Folge der Tatsache, dass dunkle Materie das gesamte Universum durchdringt.
Das AMS im Wert von 2 Milliarden US-Dollar wurde im Mai 2011 vom Endeavour-Space-Shuttle an die ISS geliefert und von Astronomen auf externer Basis in einem umlaufenden Labor im Weltraum installiert.
In nur eineinhalb Jahren maß der AMS-Detektor 6,8 Millionen Positronen und Elektronen. Während das Gerät weiterhin Daten sammelt, können Wissenschaftler genauer sagen, ob Positronen Signale der Dunklen Materie sind.
Wenn sich aufgrund einer WIMP-Kollision keine Positronen gebildet haben, gibt es andere mögliche Erklärungen. Zum Beispiel können Pulsare, die in der Galaxie verstreut sind, die Quelle sein. Trotz großer Datenmengen können Wissenschaftler nicht mit absoluter Genauigkeit feststellen, ob Positronen eine Folge der Existenz dunkler Materie sind oder ob Pulsare ihre Quelle sind. Um die Dunkle Materie vollständig zu verstehen, hoffen die Wissenschaftler, WIMPs direkt durch unterirdische Experimente auf der Erde zu entdecken.
DUNKELHEIT WAR TROPFEN
Eine der genauesten Studien zur Bewegung von Sternen in der Milchstraße hat keine Beweise für die Existenz dunkler Materie in großen Mengen um die Sonne gefunden. Nach der weit verbreiteten Theorie sollte die Umgebung der Sonne mit dunkler Materie gefüllt sein, einer mysteriösen unsichtbaren Substanz, die nur durch den von ihr ausgeübten Gravitationseffekt erkannt werden kann. Eine neue Studie, die von einer Gruppe von Astronomen in Chile durchgeführt wurde, zeigte jedoch, dass diese Theorie nicht mit den beobachteten Tatsachen übereinstimmt. Dies kann bedeuten, dass Versuche, Teilchen der dunklen Materie auf der Erde direkt zu detektieren, wahrscheinlich nicht erfolgreich sind.
Ein Team von Wissenschaftlern untersuchte mit ESO-Teleskopen die Bewegung von mehr als 400 Sternen in einer Entfernung von 13.000 Lichtjahren von der Sonne. Basierend auf diesen Daten berechneten die Wissenschaftler die Materialmasse in unmittelbarer Nähe der Sonne. "Die Masse, die wir erhalten haben, ist in guter Übereinstimmung mit der Masse, die wir in der Region um die Sonne sehen: Sterne, Staub und Gas", sagt Teamleiter Kristian Moni Bidin. "Die erhaltenen Daten lassen keinen Raum für zusätzliche Materialien wie dunkle Materie. Unsere Berechnungen würden das Vorhandensein solcher Materie eindeutig belegen, aber es ist nicht vorhanden."
Dunkle Materie ist eine mysteriöse Substanz, die nicht zu sehen ist, sich aber als Gravitationseffekt auf das umgebende Material zeigt. Diese zusätzliche Komponente im Weltraum kann erklären, warum sich die äußeren Teile von Galaxien, einschließlich unserer Milchstraße, so schnell drehen. Darüber hinaus ist dunkle Materie eine Schlüsselkomponente in der Theorie der Entstehung und Entwicklung von Galaxien.
"Trotz der Ergebnisse dieser Studie dreht sich die Milchstraße immer noch viel schneller, als es aufgrund der für uns sichtbaren Materie möglich ist. Wenn also dunkle Materie nicht dort vorhanden ist, wo wir sie erwartet haben, ist es notwendig, nach einer neuen Lösung für diese Frage zu suchen. Unsere Ergebnisse widersprechen den akzeptierten." derzeit Modelle. Das Geheimnis der dunklen Materie ist nur noch mysteriöser geworden. "