Nach dem Urknall gab es einen weiteren dunklen Knall …

Dies ist ein Bild des Galaxienhaufens Cl0024+1654, aufgenommen vom Hubble-Weltraumteleskop, wobei die dunkle Materie blau dargestellt ist.

Einleitung: Das Geheimnis der dunklen Materie hat Wissenschaftler schon immer vor Rätsel gestellt. Einige Physiker haben kürzlich vorgeschlagen, dass dunkle Materie in einem anderen kosmischen „Urknall“ entstanden sei. Sollte sich die Theorie bestätigen, könnte dies unsere Sicht auf das frühe Universum verändern.

Heutige Astronomen gehen im Allgemeinen davon aus, dass das Universum durch einen Urknall entstanden ist. Vor etwa 13,7 Milliarden Jahren explodierte plötzlich ein extrem heißer und dichter Strahlungspunkt und führte zur Entstehung des Universums, wie wir es heute kennen.

Aber ist dieser Urknall das einzige Ereignis, durch das das Universum entstanden ist? Einige Physiker haben die kühne Idee geäußert, dass es nach dem Urknall möglicherweise einen weiteren „dunklen Urknall“ gegeben haben könnte, der die Quelle der mysteriösen dunklen Materie im Universum erklären könnte.

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Unsichtbare dunkle Materie

Dunkle Materie ist eine Art von Materie, die wir nicht direkt beobachten können und die weder Licht aussendet noch reflektiert. Durch Beobachtung und Analyse der Gravitationseffekte auf andere Substanzen gehen Wissenschaftler jedoch davon aus, dass dunkle Materie im Universum existiert und dass ihre Menge enorm ist und etwa 85 % der gesamten Materie im Universum ausmacht.

Dunkle Materie hat einen wichtigen Einfluss auf die Entstehung und Bewegung von Galaxien und ist für Astronomen auch ein wichtiger Hinweis zur Erforschung der Struktur und Entwicklung des Universums. Die Natur und der Ursprung der dunklen Materie sind jedoch weiterhin ein Rätsel.

Schematische Darstellung des Urknalls

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Gibt es nach dem Urknall einen dunklen Knall?

In der im Februar letzten Jahres eingereichten Arbeit „Dunkle Materie und Gravitationswellen vom dunklen Urknall“ schlugen die amerikanische Wissenschaftlerin Katherine Freese und der schwedische Wissenschaftler Martin Wolfgang Winkler die Theorie des „dunklen Urknalls“ vor.

Die beiden Wissenschaftler kommen von der University of Michigan in den USA und der Universität Stockholm in der Schweiz. Unter ihnen ist Catherine Fritz eine weltweit führende Expertin auf dem Gebiet der Dunklen Materie. Ihrer Theorie zufolge könnte der „Dunkle Urknall“ der Ursprung dunkler Materie und dunkler Strahlung sein.

Die Theorie des „dunklen Urknalls“ der beiden Wissenschaftler geht davon aus, dass der dunkle Urknall irgendwann nach dem ersten Urknall stattfand. Sie glauben auch, dass der „dunkle Urknall“ in einem sogenannten „dunklen Sektor“ stattfand, der aus dunkler Materie und dunkler Energie bestand. Irgendwann könnte dieser dunkle Bereich einen Phasenwechsel durchlaufen haben, bei dem die Energie des dunklen Vakuums in ein Hochtemperaturplasma aus dunklen Teilchen umgewandelt wurde.

Ihrer Arbeit zufolge könnte dunkle Materie während des Dunklen Urknalls auf verschiedene Weise entstanden sein. Eine Möglichkeit ist der sogenannte „Dunkle-Materie-Kannibalismus“, bei dem sich Dunkle-Materie-Teilchen gegenseitig verschlingen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass sich Dunkle-Materie-Partikel paarweise vernichten und dann eine Abkühlungsphase durchlaufen, die als „thermisches Einfrieren“ bezeichnet wird.

Die Forscher fanden außerdem heraus, dass die Explosion der dunklen Materie bestimmten Einschränkungen folgen muss. wenn es zu früh passiert wäre, gäbe es jetzt zu viel dunkle Materie; wäre dies zu spät geschehen, gäbe es jetzt zu wenig Dunkle Materie. Wenn der dunkle Urknall jedoch stattfand, als das Universum weniger als einen Monat alt war, würde dies mit allen bekannten Beobachtungen übereinstimmen.

Schematische Darstellung der Verwendung von Pulsaren zur Erkennung von Gravitationswellen

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Es ist nicht einfach, die neue Theorie zu überprüfen

Obwohl es bestätigt ist, dass die durch den dunklen Urknall erzeugte dunkle Materie schwer direkt oder indirekt nachzuweisen ist, glauben Freeze und Winkler immer noch, dass der dunkle Urknall ein einzigartiges Gravitationswellensignal erzeugen könnte. Gravitationswellen sind Kräuselungen in der Raumzeit, die sich auch heute noch durch das Universum ziehen. Dies bedeutet, dass die Theorie des dunklen Urknalls in Zukunft möglicherweise mit Hilfe von Gravitationswellen getestet werden kann.

Die beiden Autoren des Papiers räumten jedoch auch ein, dass die Empfindlichkeit aktueller Gravitationswellendetektoren nicht ausreicht, um die Gravitationswellensignale des dunklen Urknalls zu erkennen. Doch ein anderer Typ von Gravitationswellendetektor, der weit entfernte Pulsare nutzt und als „Pulsar Timing Array“-Experiment bezeichnet wird, könnte möglicherweise dasselbe leisten.

Referenzinformationen:

https://thedebrief.org/dark-big-bang-theory-argues-a-second-cosmological-origin-event-could-help-resolve-dark-matter-mystery/

https://www.livescience.com/a-dark-big-bang-may-have-flooded-the-universe-with-invisible-matter-new-study-proposes

Planung: Zhang Chao, Li Peiyuan, Yang Liu

Rezensiert von: Li Xin, Forschungsbibliothekar des Beijing Planetarium