Kosmologie: Älteste Sterne verraten Dunkle Materie

Warme Dunkle Materie — © Science (Ausschnitt)

Zwei Forscher von der Universität im nordenglischen Durham zeigen in numerischen Simulationen, dass sich aus der Verteilung der ersten Sterne im Universum Schlüsse auf die Natur der Dunklen Materie ziehen lassen.

Die mysteriöse Dunkle Materie, die fast neunzig Prozent aller Masse im Universum ausmacht, gibt keine Strahlung ab, die sich mit Teleskopen einfangen lässt. Sie ist daher unsichtbar, nur ihre Schwerkraft verrät ihre Präsenz.

Kalte Dunkle Materie | Diese Simulation von Liang Gao und Tom Theuns zeigt, dass sich Kalte Dunkle Materie in Filamenten anordnet, die dann in rundliche Halos fragmentiert. Sie zeigt somit ein anderes Anordnungsverhalten wie Warme Dunkle Materie.

Nach dem Urknall war der Kosmos rund hundert Millionen Jahre lang ohne jedes Sternlicht. Die Dunkle Materie begann sich an einigen Stellen anzusammeln und zog die drei zunächst entstandenen Elemente Wasserstoff, Helium und Lithium nach. An diesen Kondensationspunkten entstanden daraus die ersten Sterne.

Deren Verteilung könnte nun Hinweise auf die noch unbekannte Natur der Dunklen Materie liefern, meinen Astronomen. Hätten die Teilchen wenig Energie (als so genannte CDM, Kalte Dunkle Materie), so würde diese sich, Simulationen zufolge, wellenartig im Universum ausbreiten. Es bildeten sich lange Filamente, die später in rundliche Klumpen zerfallen. Handelte es sich aber um Warme Dunkle Materie (WDM), so fragmentieren die Filamente laut den neuen Ergebnissen von Liang Gao und Tom Theuns in etwa 9000 Lichtjahre lange dünne Fäden.

Warme Dunkle Materie | Diese Simulation von Liang Gao und Tom Theuns zeigt, dass sich Warme Dunkle Materie in Filamenten anordnet, die dann in dünne Fäden fragmentiert. Ein solcher Faden hat eine Länge von je etwa 9000 Lichtjahren.

Sollte sich die Dunkle Materie nach der Bestimmung der frühen Sternverteilung als warm herausstellen, wären die Astrophysiker auch einen Schritt näher an der Antwort auf die Frage, wie sich schon so schnell nach dem Urknall supermassereiche Schwarze Löcher bilden konnten – die Zentren der Galaxien. Diese wären demzufolge aus kollidierenden Sternen besonders massereicher Filamentfäden entstanden. (Dre)