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Passieren
Neutralino-Halos das Sonnensystem?
Redaktion
astronews.com
31. Januar 2005
Was
ist dunkle Materie? Diese Frage beschäftigt Astronomen schon viele Jahre.
Züricher Wissenschaftler gingen jetzt der These nach, dass es sich um so
genannte Neutralinos handelt. Wenn das der Fall ist, so ergab jetzt eine Simulation,
müssten regelmäßig Halos dieser Geisterteilchen durch unser Sonnensystem wandern
und könnten dabei für das vermehrte Auftauchen von Kometen sorgen.
So sieht in der Simulation der Züricher Wissenschaftler die
Verteilung der dunklen Materie im heutige Universum aus. Bild: Universität
Zürich / Ben Moore |
Die ersten Strukturen, die sich im Universum gebildet haben, waren nicht etwa
Sterne oder Planeten, sondern so genannte "Halos" - geisterhafte Kugeln aus
dunkler Materie, so schwer wie die Erde und so groß wie unser Sonnensystem. Dies
haben Wissenschafter am Institut für Theoretische Physik der Universität Zürich
herausgefunden und darüber in der Wissenschaftszeitschrift Nature
berichtet.
Unsere eigene Galaxie enthält noch immer Billiarden dieser Halos und
man schätzt, dass alle paar tausend Jahre einer davon unsere Erde passiert und
auf seinem Weg helle Gammastrahlen hinterlässt. Diese Strahlung kann
nachgewiesen werden - im Gegensatz zum Halo, der unsichtbar ist, da er nur aus
"dunkler Materie" besteht.
Unzählige Teilchen dunkler Materie regnen täglich auf die Erde und durch
unsere Körper hindurch, ohne dass wir es bemerken. Diese Halos waren der
"Gravitations-Kleber", der gewöhnliche Materie anzog und schließlich die Bildung
von Sternen und Galaxien ermöglichte. Diese Strukturen haben sich ungefähr 20
Mio. Jahre nach dem Urknall zu bilden begonnen und sind die Bausteine von allem,
was wir heute sehen. Dunkle Materie macht über 80 Prozent der Masse des
Universums aus. Ihre Eigenschaften sind jedoch unbekannt. Sie scheint von den
Atomen, die die Materie rund um uns bilden, völlig verschieden zu sein. Man hat
dunkle Materie noch nie direkt nachweisen können; ihre Existenz wird aus ihrem
Gravitationseinfluss auf gewöhnliche Materie gefolgert.
Unser Universum ist 13.7 Milliarden Jahre alt. Die ersten 20 Millionen Jahre
nach dem Urknall war die Materie sehr gleichmäßig verteilt. Eine winzige Störung
dieses Gleichgewichts ermöglichte es dann der Gravitation, die uns heute
bekannten Strukturen zu erschaffen. Gegenden mit höherer Dichte zogen mehr
Materie an, während Gegenden mit niedrigerer Dichte diese Materie verloren.
Dunkle Materie verhält sich als Gravitationsquelle im Raum und herkömmliche
Materie fließt in sie hinein. Die Folge war, dass ungefähr 500 Millionen Jahre
nach dem Urknall Galaxien und Sterne entstanden.
Seit langer Zeit besteht die These, dass die dunkle Materie aus Teilchen
besteht, die "Neutralino" genannt werden. Das Neutralino ist noch nicht
nachgewiesen worden. Es ist ein vorgeschlagenes supersymmetrisches Teilchen,
Teil einer Theorie, die die Widersprüche im Standardmodell der Elementarteilchen
zu korrigieren versucht. Das Neutralino ist vermutlich während des Urknalls
entstanden.
Auf dieses Teilchen konzentrierten sich die Berechnungen der drei
Autoren des Nature-Beitrages, Prof. Ben Moore, Dr. Joachim Stadel und Dr.
Jürg Diemand vom Institut für Theoretische Physik der Universität Zürich. Sie
entwarfen und bauten einen neuen Supercomputer, der sich der Leistung von 300
Athlon Prozessoren bedient und "zBox" genannt wird. Er ist heute der schnellste
Computer in der Schweiz. Damit simulierte das Team, wie sich die Neutralinos mit
der Zeit entwickeln würden.
In den letzten zwei Jahrzehnten haben Wissenschaftler geglaubt, dass
Neutralinos gewaltige Halos aus dunkler Materie bilden und heutzutage ganze
Galaxien umgeben würden. Bei den zBox Berechnungen sind drei neue,
hervorstechende Fakten herausgekommen: Am Anfang entstanden Halos, die nur so
schwer waren wie die Erde. Diese Strukturen haben extrem dichte Kerne, so dass
in unserer Galaxie Billiarden von ihnen bis heute überlebt haben. Und diese
"Minihalos" bewegen sich durch die Galaxien und interagieren währenddessen mit
der dort vorhandenen gewöhnlichen Materie. Es wäre sogar möglich, dass diese
Halos die Region der Oort'schen Wolke stören - die Region im Sonnensystem, woher
die Kometen stammen. Dies könnte theoretisch zu einer Zunahme von
Kometen-Aktivitäten führen.
Der Nachweis dieser Neutralino-Halos ist zwar schwierig, aber möglich.
Die Halos senden ständig Gammastrahlen aus, diejenige Form des Lichtes mit der
höchsten Energie. Sie werden produziert, wenn Neutralinos zusammenstoßen und
sich dabei selbst vernichten. "Sollten wir das Glück haben, während unserer
Lebenszeit einen Halo passieren zu sehen, wäre er sicherlich nahe genug, um
einen sichtbaren hellen Streifen Gammastrahlung zu erzeugen", so Mit-Autor
Diemand.
Die beste Aussicht, Neutralinos zu entdecken, besteht jedoch in den
galaktischen Zentren, wo die Dichte der dunklen Materie am höchsten ist, oder in
den Zentren dieser wandernden Neutralino-Halos, die so schwer sind wie die Erde.
In den dichteren Regionen ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass die Neutralinos
zusammenstoßen, deswegen gibt es dort mehr Gammastrahlen. "Es wäre immer noch
schwierig, dies zu entdecken - in etwa wie wenn man das Licht einer einzigen
Kerze auf Pluto sehen wollte", so Diemand.
Die NASA Mission GLAST, deren Start für 2007 geplant ist, wäre in der Lage,
solche Signale, so sie denn existieren, zu erfassen. Gammastrahlen-Detektoren
auf der Erde, wie VERITAS oder MAGIC, könnten auch Gammastrahlen aus
Zusammenstößen von Neutralinos entdecken. Doch zunächst einmal wird sich in den
nächsten Jahren am Large Hadron Collider am CERN in der Schweiz zeigen,
ob die Theorie der Supersymmetrie wirklich Bestand hat oder nicht.
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