Ist Dunkle Materie wirklich?

Dunkle Materie ist sehr mysteriöses Zeug im Universum. Es erweist sich als ein unglaublich wichtiger Teil des Kosmos, aber es kann nicht gesehen oder gefühlt werden. Es kann durch Teleskope oder andere Instrumente erkannt werden. Dunkle Materie existiert seit dem Beginn des Universums und spielte eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Sternen und Galaxien.

Seltsamerweise wurde es jedoch von Astronomen nicht wirklich wahrgenommen, bis sie begannen, die Bewegungen von Galaxien zu untersuchen.

Die Rotationsgeschwindigkeiten von Galaxien waren für Astronomen, die solche Dinge studieren, nicht sinnvoll. Zu viel Masse wurde benötigt, um die Rotationsgeschwindigkeiten zu erklären, die sie gemessen haben. Dies ist angesichts der Menge an sichtbarer Masse und Gas, die in Galaxien nachgewiesen werden kann, nicht logisch. Da musste noch etwas anderes sein.

Die wahrscheinlichste Erklärung war, dass dort eine Masse sein muss, die wir nicht sehen können. Es stellte sich heraus, dass es eine Menge Masse sein müsste - ungefähr fünfmal so viel Masse, die bereits in einer Galaxie gesehen wurde. Mit anderen Worten, etwa 80% des "Materials" in diesen Galaxien waren dunkel. Ungesehen.

Geburt der Dunklen Materie

Da diese neue Materie eindeutig nicht elektromagnetisch (dh mit Licht) wechselwirkt, wurde sie als dunkle Materie bezeichnet . Als Astronomen begannen, die Wechselwirkung von Galaxien zu untersuchen, bemerkten sie auch, dass sich Galaxien in Clustern insbesondere so verhielten, als ob es viel mehr Masse im Cluster gäbe.

Techniken wurden verwendet, um das Gravitationslinsensystem zu messen - das Biegen von Licht von entfernten Galaxien um ein massives Objekt zwischen uns und der fraglichen Galaxie - und fanden eine signifikante Menge an Masse in diesen Galaxienhaufen.

Es wurde einfach nicht anders erkannt.

Probleme mit Theorien der Dunklen Materie

Es gibt sicherlich einen Berg von Beobachtungsdaten, die die Existenz der Dunklen Materie unterstützen. Aber es gibt einige verschmelzende Galaxienhaufen, bei denen das Dunkle-Materie-Modell die Anomalien nicht zu erklären scheint.

Woher kommt die dunkle Materie?

Das ist auch ein Problem. Niemand ist sich sicher, wie oder wo es entstanden ist. Es scheint nicht gut in unser Standardmodell der Teilchenphysik zu passen und das bloße Betrachten von Objekten wie Schwarzen Löchern und anderen Objekten passt nicht zu einigen der überzeugenderen astronomischen Daten. Es musste von Anfang an im Universum sein, aber wie ist es entstanden? Niemand ist sich sicher ... noch.

Unsere beste Vermutung ist bisher, dass Astronomen nach einer Art kalter dunkler Materie suchen, insbesondere nach einem Teilchen, das als schwach wechselwirkendes massives Teilchen (WIMP) bekannt ist. Aber sie wissen nicht, wie ein solches Teilchen in der Natur hergestellt werden würde, nur dass es bestimmte Eigenschaften hätte.

Dunkle Materie erkennen

Einen Weg zu finden, dunkle Materie zu entdecken, ist ein harter Kampf, teilweise weil die Astronomen nicht einmal wirklich wissen, wonach sie suchen. Basierend auf den besten Modellen haben Wissenschaftler clevere Experimente entwickelt, um die Dunkle Materie auf ihrem Weg durch die Erde zu entdecken.

Es gab einige Entdeckungen von etwas , aber Physiker analysieren immer noch genau, was passiert ist. Es ist schwierig, diese Arbeit zu tun, da die Teilchen definitionsgemäß nicht mit Licht interagieren, was die primäre Art ist, Messungen in der Physik durchzuführen.

Die Wissenschaftler suchen auch nach Dunkle Materie Annihilations in benachbarten Galaxien.

Einige Theorien der Dunklen Materie behaupten, dass WIMPs selbstvernichtende Teilchen sind, was bedeutet, dass sie, wenn sie auf andere Teilchen der Dunklen Materie treffen, ihre gesamte Masse in reine Energie, speziell Gammastrahlung, umwandeln.

Es ist jedoch nicht klar, ob diese Eigenschaft für dunkle Materie gilt. Es ist sehr selten, dass selbstvernichtende Teilchen überhaupt in der Natur existieren. Selbst wenn sie das tun würden, wäre das Signal sehr schwach. Bislang waren Gammastrahlenexperimente beim Nachweis solcher Signaturen nicht erfolgreich.

Also ist Dunkle Materie wirklich?

Es gibt einen Berg von Beweisen dafür, dass Dunkle Materie tatsächlich eine Form von Materie im Universum ist. Aber es gibt immer noch eine Menge, die Wissenschaftler nicht wissen. Die beste Antwort ist, dass es etwas zu geben scheint, nennen wir es dunkle Materie oder was auch immer, das da drinnen lauert, das wir noch messen müssen.

Die Alternative ist, dass etwas ernsthaft mit unserer Gravitationstheorie nicht stimmt. Das würde, obwohl es möglich wäre, selbst Schwierigkeiten haben, all das Phänomen zu erklären, das wir in den Wechselwirkungen zwischen Galaxien sehen. Nur die Zeit kann es verraten.

Herausgegeben von Carolyn Collins Petersen.