DUNKLE MATERIE
Strahlt Dunkelmaterie in dunklem Licht?
von Rainer Kayser
4. November 2008

Die normale Materie, aus der Sterne, Planeten und alle Lebewesen bestehen, macht nur einen kleinen Bruchteil der Masse des Universums aus. Der überwiegende Teil des Kosmos besteht aus Dunkler Materie und Dunkler Energie. Um was es sich dabei handelt, wissen Astronomen nicht. Jetzt spekulieren einige Forscher, dass Dunkle Materie vielleicht dunkles Licht aussenden könnten. 

Das Universum (hier ein Bild des Hubble-Weltraumteleskops) besteht hauptsächlich aus Dunkler Materie und Dunkler Energie. Bild: STScI / NASA

Unser Universum wird von unsichtbaren Substanzen dominiert: Dunkle Materie hält Galaxien und Galaxienhaufen zusammen, Dunkle Energie sorgt dafür, dass die Expansion des Kosmos immer rasanter verläuft. Die normale Materie, aus der Sterne, Planeten und Lebewesen bestehen, ist mit vier Prozent ein eher unbedeutender Bestandteil des Universums.

Ein Team amerikanischer Forscher hat nun gezeigt, dass Dunkle Materie komplexer sein könnte als bislang angenommen. Sie könnte beispielsweise aus Partikeln unterschiedlicher Ladung bestehen, die eine Art "Dunkles Licht" aussenden, so wie normale Materie elektromagnetische Strahlung aussendet. Selbst "Dunkle Atome" und eine "Dunkle Chemie" seien im Prinzip vorstellbar, meinen die Wissenschaftler.

"Dunkle Materie ist der Hauptbestandteil der Massendichte im Universum", schreiben Lotty Ackerman und ihre Kollegen vom California Institute of Technology in Pasadena, "und es gibt keinen Grund, a priori anzunehmen, dass die Physik der Dunklen Materie weniger reichhaltig und interessant ist als die der gewöhnlichen Materie."

Die normale, in Gaswolken, Sternen und Planeten sichtbare Materie reicht nicht aus, um Galaxien und Galaxienhaufen zusammen zu halten. Es muss deshalb eine zusätzliche unsichtbare Materie geben, deren Schwerkraft für den Zusammenhalt der großen Strukturen im Kosmos sorgt. Bislang ist unklar, worum es sich bei dieser Dunklen Materie handelt. Die einfachste Annahme wäre, dass die Dunkel Materie aus bislang unbekannten Elementarteilchen besteht, die mit den Teilchen der normalen Materie nur über die Schwerkraft in Wechselwirkung treten.

Wie Ackerman und ihre Kollegen nun zeigen, könnte die Dunkle Materie jedoch - genau wie die normale Materie - aus unterschiedlichen Elementarteilchen mit ihren eigenen "dunklen" Wechselwirkungen bestehen. Sie entwerfen ein Modell, in der die Teilchen der Dunklen Materie ein Äquivalent zu der elektrischen Ladung besitzen und "Dunkle Photonen" austauschen können. Unter bestimmten Annahmen über die Stärke der dunklen Wechselwirkung lasse sich in solches Modell in Einklang mit den Beobachtungen bringen, so die Forscher. Ackerman und ihre Kollegen regen deshalb dazu an, die phänomenlogischen Möglichkeiten der Dunklen Materie weiter zu untersuchen.