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Dunkle Materie: Galaktische Positronen stammen nicht von unbekannten Teilchen

Positron-Elektron-AnnihilationLaden...
Astrophysiker aus Kalifornien bieten eine natürliche Erklärung für die mysteriösen Anti-Elektronen, die das Weltraumteleskop Integral im vergangenen Jahr im Halo der Milchstraße aufspürte. Da es in diesem Gebiet niedriger Sterndichte kaum Quellen für diese Teilchen geben sollte, spekulierten zahlreiche Physiker über exotische Teilchen der Dunklen Materie als mögliche Erzeuger.

Die Berechnungen von Richard Lingenfelter an der Universität San Diego zeigen jedoch nun, dass Positronen in der Galaxis durchaus tausende von Lichtjahren zurücklegen können, bevor sie zerstrahlen. Somit sind die gefundenen Teilchen vermutlich schlicht Irrläufer aus der galaktischen Scheibe. Da sie als elektrisch geladene Teilchen von kosmischen Magnetfeldern abgelenkt werden, lässt sich nicht zurückschließen, von wo genau sie stammen.

Verteilung von Positronen und RöntgendoppelsternenLaden...
Verteilung von Positronen und Röntgendoppelsternen | Die Karte (oben) zeigt den gesamten Himmel im Licht der 511-Kiloelektronvolt-Strahlung; in der Mitte das Zentrum der Milchstraße. Die Strahlung aus der westlichen galaktischen Scheibe ist deutlich heller als die aus der östlichen. Ein sehr ähnliches Bild ergibt die Verteilung der massearmen Röntgendoppelsterne (unten). Forscher schließen daraus auf einen Zusammenhang von Sternen und Strahlung.
Integral spürt Anti-Elektronen, auch Positronen genannt, anhand von Gammastrahlung auf. Trifft ein Positron auf ein normales Elektron, so vernichten sich die Teilchen gegenseitig und es entstehen zwei Gamma-Photonen mit jeweils 511 Kiloelektronvolt Energie. Im vergangenen Jahr veröffentlichten die Forscher von Integral eine komplette Himmelskarte dieser charakteristischen Strahlung. Die meisten Positronen zerstrahlen demnach in der Umgebung von Röntgendoppelsternen, wo sie auch entstehen. Allerdings fand Integral auch Paarvernichtungen in praktisch leeren Weltraumregionen außerhalb der galaktischen Ebene.

Simulierte Dunkle MaterieLaden...
Simulierte Dunkle Materie | Projezierte Dichte der Dunklen Materie in einer simulierten Galaxie mit der Größe der Milchstraße. Myriaden von Klumpen aus Dunkler Materie kreisen in dem Halo der Galaxie. Ihre dichten Zentren strahlen energiereiche Gammastrahlung ab, die durch gegenseitige Vernichtung von Teilchen der Dunklen Materie erzeugt wird.
Die hohe Drehgeschwindigkeit der äußeren Milchstraße deutet für Astrophysiker schon lange darauf hin, dass dort bisher unsichtbare Materie vorhanden sein muss. Kandidaten für diese Dunkle Materie sind unter anderem auch bisher unbekannte Arten von kaum wechselwirkenden Elementarteilchen. Somit schien es für viele Physiker plausibel, zwei bisher unbekannte Phänomene im selben Raumgebiet miteinander zu verbinden. Sie entwarfen verschiedene Szenarien, in denen hypothetische Teilchen wie das Axion die Positronen produzieren. Angesichts der neuen Vorhersagen von Lingenfelter und zwei weiteren Physikern scheinen diese Hypothesen nun jedoch unnötig kompliziert.

Ralf Strobel

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