Dunkle Materie

Dunkle Materie ist eine Art von Materie, von der man annimmt, dass sie für einen Großteil der Masse im Universum verantwortlich ist.

Die Idee entstand, als Astronomen feststellten, dass die Masse großer astronomischer Objekte und ihre Gravitationseffekte viel größer war als die Masse der "leuchtenden Materie", die Sterne, Gas und Staub enthält.

Dunkle Materie wurde erstmals 1932 von Jan Oort als Grund für die Rotationsgeschwindigkeit von Sternen in der Milchstraße vorgeschlagen. Fritz Zwicky verwendete 1933 Dunkle Materie, um die "fehlende Masse" bei den Drehgeschwindigkeiten von Galaxien in Galaxienhaufen zu erklären. Später haben viele andere Beobachtungen darauf hingewiesen, dass es im Universum dunkle Materie gibt. Die Drehgeschwindigkeiten von Galaxien, die Gravitationslinsen von Hintergrundobjekten, die Temperaturverteilung von heissem Gas in Galaxien und Galaxienhaufen: Dies sind einige der Beispiele, die Wissenschaftler an dunkle Materie glauben lassen.

Nach Angaben des Planck-Missionsteams und basierend auf dem Standardmodell der Kosmologie enthält die gesamte Massenenergie des bekannten Universums 4,9 % gewöhnliche Materie, 26,8 % dunkle Materie und 68,3 % dunkle Energie. Somit macht dunkle Materie schätzungsweise 84,5% der gesamten Materie im Universum aus, während dunkle Energie plus dunkle Materie 95,1% der gesamten "Materie" im Universum ausmachen.

Da dunkle Materie weder Licht, Röntgenstrahlen noch andere Strahlung abzugeben oder zu reflektieren scheint, können die Instrumente, die zum Auffinden normaler Materie (wie heißes Gas, Sterne, Planeten und uns) verwendet werden, keine dunkle Materie finden. Es scheint, dass dunkle Materie nicht aus der gleichen Sache besteht wie die Materie, die wir jeden Tag auf der Erde sehen. Ob dunkle Materie vorhanden ist, können wir nur daran erkennen, wie sie sich auf Dinge auswirkt, die wir durch die Schwerkraft "sehen" können.

Im Jahr 2006 behauptete eine Gruppe von Wissenschaftlern, einen Weg gefunden zu haben, dunkle Materie zu finden. Da sich dunkle Materie angeblich sehr von normaler Materie unterscheidet, wird erwartet, dass sie sich anders verhält. Die Wissenschaftler beobachteten zwei weit entfernte Galaxienhaufen, die mit hoher Geschwindigkeit ineinander geprallt waren: Normale Materie wäre nach der Kollision in der Nähe zerstreut worden, dunkle Materie hingegen nicht. Durch Messung der Gravitation konnten sie feststellen, was wie zwei Wolken aus dunkler Materie aussah, mit einer Wolke aus normaler Materie (heißes Gas) dazwischen.

Dunkle Materie ist unsichtbar. Der Effekt der Gravitationslinsen verursacht mehrere Bilder derselben Galaxie. Ein Ring aus dunkler Materie wurde vorgeschlagen, um dies zu erklären. In diesem Bild des Galaxienhaufens (CL0024+17) ist die dunkle Materie in Blau zu sehen.

Fragen und Antworten

F: Was ist dunkle Materie?

A: Dunkle Materie ist eine Art von Materie, von der man annimmt, dass sie für einen Großteil der Masse im Universum verantwortlich ist. Sie wurde erstmals 1932 von Jan Oort und 1933 von Fritz Zwicky als Erklärung für die Rotationsgeschwindigkeit von Sternen bzw. Galaxien vorgeschlagen.

F: Warum glauben Wissenschaftler, dass es dunkle Materie gibt?

A: Die Wissenschaftler glauben, dass es dunkle Materie gibt, und stützen sich dabei auf Beobachtungen wie die Rotationsgeschwindigkeit von Galaxien, die Gravitationslinsen von Hintergrundobjekten und die Temperaturverteilung von heißem Gas in Galaxien und Galaxienhaufen.

F: Welchen Anteil macht die dunkle Materie im Universum aus?

A: Nach Schätzungen des Planck-Missionsteams macht die dunkle Materie 84,5 % der gesamten Materie im Universum aus, während dunkle Energie und dunkle Materie zusammen 95,1 % des gesamten "Zeugs" im Universum ausmachen.

F: Wie können wir dunkle Materie nachweisen?

A: Da dunkle Materie kein Licht, keine Röntgenstrahlung oder andere Strahlung abzugeben oder zu reflektieren scheint, kann sie nicht mit den Instrumenten nachgewiesen werden, die für normale Materie wie heißes Gas, Sterne, Planeten usw. verwendet werden. Wir können ihre Existenz nur daran erkennen, wie sie sich auf Dinge auswirkt, die wir durch die Schwerkraft "sehen" können.

F: Was hat eine Gruppe von Wissenschaftlern im Jahr 2006 behauptet, dass sie einen Weg gefunden hat, es zu entdecken?

A: Im Jahr 2006 behauptete eine Gruppe von Wissenschaftlern, einen Weg gefunden zu haben, dunkle Materie nachzuweisen, indem sie zwei weit entfernte Galaxienhaufen beobachteten, die mit hoher Geschwindigkeit aufeinander geprallt waren. Normale Materie wäre nach der Kollision in der Nähe verstreut worden, dunkle Materie hingegen nicht; so konnten sie die Schwerkraft messen und etwas entdecken, das wie zwei Wolken aus dunkler Materie mit einer Wolke aus normaler Materie (heißes Gas) dazwischen aussah.

F: Welche Beispiele deuten darauf hin, dass es dunkle Materie in unserem Universum gibt?

A: Beispiele, die darauf hindeuten, dass es dunkle Materie gibt, sind Beobachtungen wie die Rotationsgeschwindigkeit von Galaxien, Gravitationslinsen-Hintergrundobjekte und die Temperaturverteilung von heißem Gas in Galaxien und Haufen