© (NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration)

Science
08/28/2020

Mysteriöses Glühen in unserer Galaxie: Dunkle Materie ausgeschlossen

Die gängige Theorie, warum aus dem Zentrum der Milchstraße starke Strahlung hervorgeht, wurde zerschlagen.

Aus dem Zentrum unserer Milchstraße wird Gammastrahlung abgegeben, für deren Ursprung Astronomen bisher noch keine Erklärung gefunden haben. Das "Glühen" wird als Galactic Center GeV Excess (GCE) bezeichnet. Nun hat ein Forscherteam die überschüssige Gammastrahlung analysiert und dabei einen der wichtigsten Kandidaten für Dunkle Materie ausschließen können.

So hatte man vermutet, dass die Strahlung in dieser Region durch die Annihilation Dunkler Materie entsteht. Darunter versteht man den Zusammenschluss eines Elementarteilchens und seines Antiteilchens, woraus ein neues Teilchen entsteht. Dabei wird Strahlung abgegeben und die glaubte man beim GCE zu messen. Eine gängige Annahme war, dass es sich bei dieser Dunklen Materie um "schwach wechselwirkende massereiche Teilchen" (kurz: WIMP) handelt. 

Strahlung zu gering

Die Forscher der University of California Irvine (UCI) analysierten dafür Daten des Fermi Gamma-Ray Space Telescope der NASA und testeten zahlreiche Modelle durch. Dabei berechnete man alle anderen bekannten Ursprünge der Gammastrahlung ein, wie etwa die Kollision von Neutronensternen oder eine Supernova. So kam man zum Ergebnis, das die Strahlung, die übrig bleibt, wenn man all diese Faktoren abzieht, nicht ausreicht, um die WIMP-Theorie zu bestätigen. Die Ergebnisse erschienen im Fachmagazin Physical Review D.

Dunkle Materie kann man selbst nicht sehen, doch ihre Wechselwirkung mit anderen Objekten sowie die durch sie entstehende Strahlung weisen auf ihre Existenz hin. So können Planetenbewegungen nur durch die Existenz Dunkler Materie erklärt werden.

Andere Spuren von Antimaterie

Strahlung, die so durch Dunkle Materie entsteht, würde in einer sauberen, elliptischen Form ausgesendet, erklären die Wissenschaftler. Die GCE-Strahlung sei aber gerade und von Unterbrechungen gezeichnet, heißt es in einem Statement. Das weise eher auf Sterne als ihren Ursprung hin.

Obwohl die Wissenschaftler mit ihrer Studie einen vielversprechenden Kandidaten für Dunkle Materie ausschließen konnten, zeigen sie sich optimistisch. „Unsere Studie schränkt ein, welche Arten von Teilchen Dunkle Materie sein könnten“, so Mit-Autor Manoj Kaplinghat in einem Statement. „Die vielen anderen Spuren Dunkler Materie in unserer Galaxie werden nicht von dieser Arbeit beeinflusst.“ Es gebe zudem eine Vielzahl anderer Kandidaten, die nun genauer untersucht werden könnten.

GCE bleibt rätselhaft

Die "Galactic Center GeV Excess"-Strahlung bleibt also ein Mysterium. Sie wurde erstmals 2009 vom Fermi-Teleskop gemessen und seither rätseln Astronomen über ihren Ursprung. Neben der Annihilation Dunkler Materie könnte eine bisher unbekannte Ansammlung an besonders schnell rotierenden Millisekundenpulsaren oder jungen Pulsaren die Ursache für den Strahlungsüberschuss aus dem Zentrum der Milchstraße sein.

Andere Theorien sehen die Himmelskörper in der besonders dichten Zentralregion unserer Galaxie, dem sogenannten Buldge, als Ursache oder vermuten das Schwarze Loch, das sich in ihrem Zentrum befindet, als Ursache. Durch Eliminieren einer Theorie konnte man sich der Lösung dieses Rätsels nun zumindest ein Stück weit nähern.

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