CHANDRA
Dunkle Materie ist real und kalt
von Rainer Kayser
23. Oktober 2002

Die meisten Astronomen glauben, dass sich die Bewegung von Sternen und Galaxien nur erklären lässt, wenn man annimmt, dass der überwiegende Teil der Materie nicht sichtbar ist und postulieren deswegen, die Existenz so genannter Dunkelmaterie. Andere Forscher bevorzugten allerdings eine abgewandelte Gravitationstheorie. Beobachtungen des Röntgenteleskops Chandra erlauben nun erstmals beiden Theorien zu vergleichen: Dunkle Materie scheint danach real zu sein.

Chandra-Bild der Galaxie NGC 720.  Foto: NASA/CXC/UCI/D.Buote et al.

Es gibt wirklich eine geheimnisvolle, dunkle Materie, die unsere Welt mit ihrer Schwerkraft zusammenhält. Zu diesem Schluss ist jetzt ein Team amerikanischer Astronomen gekommen. Die Forschergruppe unter der Leitung von David Buote von der University of California in Irvine hatten die Verteilung von Gas in der Galaxie NGC 720 untersucht. "Die Form und die Orientierung der heißen Gaswolke zeigt, dass sie in einen eiförmigen Halo aus dunkler Materie eingebettet sein muss", erläutert Buote. "Das bedeutet, dass dunkle Materie keine Illusion ist, nicht einfach ein Fehler in der Theorie der Schwerkraft, sondern dass sie wirklich existiert."

Untersuchungen der Bewegung von Sternen in Galaxien zeigen, dass die gesamte sichtbare Materie der Sternsysteme nicht ausreicht, um mit ihrer Anziehungskraft die Sterne auf ihren Bahnen zu halten. Und zwar bei weitem nicht: Gerade einmal zehn Prozent der Masse einer Galaxie liegt in Form von Sternen und Gas vor, bei dem überwiegenden Rest muss es sich, so die Schlussfolgerung der Astronomen, um eine geheimnisvolle, unsichtbare Substanz handeln. Diese "dunkle Materie" könnte zum Beispiel aus bislang unbekannten Elementarteilchen bestehen, die nur über die Schwerkraft mit "normaler" Materie wechselwirken.

Der Astrophysiker Mordecai Milgrom vom Weizmann-Institut in Israel verficht jedoch seit den achtziger Jahren die These, die Bewegung der Sterne ließe sich auch durch eine alternative Gravitationstheorie erklären. Tatsächlich stimmten die Vorhersagen seiner "modifizierten Newtonschen Dynamik" bislang erstaunlich gut mit den Beobachtungen überein. Die Verteilung des Gases in der 80 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie NGC 720 bot den Astronomen nun erstmalig die Gelegenheit, zwischen der alternativen Schwerkrafttheorie und echter dunkler Materie zu unterscheiden. Die extrem genauen Messungen von Buote und seinen Kollegen waren nur mit dem Röntgensatelliten Chandra möglich. Die Beobachtungen zeigen nicht nur eindeutig, dass dunkle Materie real ist, sondern auch, dass diese dunkle Materie "kalt" ist, also aus langsamen Teilchen besteht.