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Astronomie: Kosmische Spuren der Dunklen Materie

Teilchenbeschleuniger und andere Experimente auf der Erde haben bisher keinen Hinweis ­darauf geliefert, was tatsächlich hinter der Dunklen Materie steckt. Der Blick auf Phänomene im ­Weltraum könnte die beste ­Chance bieten, etwas über die Natur des unsichtbaren Stoffs zu erfahren.­
Kompositbild des Bullet-Clusters

2009 wurde ich auf einer Konferenz der 2016 verstorbenen Astronomin Vera C. Rubin vorgestellt. Sie fragte mich: »Was glauben Sie, wie lässt sich das Problem der Dunklen Materie lösen?« Ich war völlig perplex: Diese Berühmtheit, die in den 1960er und 1970er Jahren überzeugende Belege für den Einfluss einer mysteriösen Substanz in Galaxien gesammelt hatte und dafür mit renommierten Preisen überhäuft worden war, fragte mich, eine Doktorandin Mitte 20, nach meiner Meinung.

Heute kann ich mich nicht mehr an meine Antwort erinnern. Was immer mir in dem Moment eingefallen ist, es war sicher nicht sehr geistreich. Über das Thema hatte ich mir bis zu jenem Zeitpunkt keine ernsthaften Gedanken gemacht. Doch falls ich sie mit meiner Antwort enttäuscht haben sollte, ließ sie es sich nicht anmerken.

Rubin hatte die Bewegung von Sternen innerhalb von Galaxien analysiert und herausgefunden, dass sich am Rand gelegene Sterne schneller bewegten als erwartet. Es war, als ob es über die sichtbare Materie hinaus einen unsichtbaren Stoff gäbe, der eine zusätzliche Anziehungskraft ausübte. Ihre Arbeit knüpfte an Erkenntnisse an, die der Schweizer Physiker Fritz Zwicky bereits in den frühen 1930er Jahren bei der Untersuchung von Galaxienhaufen gewonnen hatte und zu deren Erklärung er etwas postu­lierte, das er als Dunkle Materie bezeichnete. Die Schlussfolgerung war zunächst heftig umstritten. Erst die Daten, die Rubin gemeinsam mit ihrem Kollegen Kent Ford gesammelt hatte, verliehen der Hypothese Gewicht. In den frühen 1980er Jahren waren die Fachkreise dann weitgehend davon überzeugt, dass die Astronomie hier ein großes ungelöstes Problem hatte …

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  • Quellen

Guth, A. H. et al.: Do dark matter axions form a condensate with long-range correlation? Physical Review D 92, 2015

Leane, R. K., Slatyer, T. R.: Revival of the dark matter hypothesis for the galactic center gamma-ray excess. Physical Review Letters 123, 2019

Schive, H.-Y. et al.: Cosmic structure as the quantum inter­ference of a coherent dark wave. Nature Physics 10, 2014

Sikivie, P., Yang, Q.: Bose-Einstein condensation of dark matter axions. Physical Review Letters 103, 2009