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CHANDRA
Die Natur der dunklen Materie
von Stefan Deiters
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12. September 2001

Mit Hilfe des US-Röntgenteleskops Chandra haben Astronomen die Verteilung der dunklen Materie in dem entfernten Galaxienhaufen EMSS 1358+6245 bestimmt. Die Daten könnten helfen, dieser merkwürdigen Materie auf die Spur zu kommen, die einen großen Teil der Masse des Universums ausmachen soll.

EMSS 1358+6245
Chandra-Aufnahme des Galaxienhaufens EMSS 1358+6245. Foto: NASA / MIT/ J. Aradbadjis et al.
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Alle bisherigen Beobachtungen in den unterschiedlichsten Wellenlängenbereichen sprechen dafür: Im Universum gibt es eine dunkle, bislang nicht entdeckte Form von Materie, die sich nur durch ihre Gravitationswirkung verrät und die wahrscheinlich sogar den größten Teil der Masse des Universums ausmacht. "Die neuen Chandra-Beobachtungen geben uns nun neue Hinweise darauf, um was es sich bei diesem merkwürdigen Stoff handeln könnte", so Mark Bautz vom Massachusetts Institute of Technology (MIT). "Wenn wir die Daten nämlich mit Aufnahmen vom Hubble Weltraumteleskop kombinieren, können wir Aussagen über die Größe der Dunkelmaterie-Teilchen machen", erläutert John Arabadjis, ebenfalls vom MIT. "Je größer die Teilchen nämlich sind, desto stärker wechselwirken sie miteinander und ändern die Verteilung der Dunkelmaterie."

Der Galaxienhaufen EMSS 1358+6245 liegt etwa vier Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt. Die Astronomen bestimmen den Anteil an dunkler Materie dadurch, in dem sie den Druck des Röntgenstrahlen aussendenden Gases messen und anschließend bestimmen, wie viel Materie nötig ist, um für die Gravitationskraft zu sorgen, die das Gas am Entweichen aus dem Haufen hindert. Bei EMSS 1358+6245 errechneten die Wissenschaftler, dass viermal mehr dunkle als normale Materie in dem Haufen vorhanden sein muss - ein für diese Galaxienansammlungen durchaus üblicher Wert. Die Verteilung der dunklen Materie kann zudem einiges über die Natur dieses exotischen Stoffs verraten.

Nach einem aktuellen Modell besteht Dunkelmaterie aus sich langsam bewegenden Teilchen, die mit normaler Materie nur durch ihre Gravitationskraft wechselwirken. Dieses Modell hat aber ein Problem: Jüngste Beobachtungen deuten nämlich darauf hin, dass in Galaxien und Galaxienhaufen die dunkle Materie stärker wechselwirkt als das Modell erlaubt. Die Galaxien sollten eigentlich im Zentrum über eine größere Konzentration von dunkler Materie verfügen als beobachtet wurde. Ein Ausweg könnte hier sein, so genannte selbst-wechselwirkende Dunkelmaterie anzunehmen.  Die Chandra-Daten zeigen, dass die Dunkelmaterie nicht sehr großräumig im Galaxienhaufen verteilt ist und im Inneren recht gleichmäßig vorkommt. Das könnte bedeuten, dass man immer noch Wechselwirkungen zwischen Dunkelmaterie-Teilchen benötigt. Die neuen Beobachtungen lieferten die bislang genauesten Daten darüber, wie hoch die Rate der Wechselwirkungen von Dunkelmaterie-Teilchen in Galaxienhaufen-Zentren ist.

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