Es scheint, als wären wir ausgetrickst worden und das Universum hätte es verborgen! Was ist dunkle Materie?

Wir haben danach gesucht, aber es war nirgends zu finden ...

Der Großteil der Materie im Weltraum ist für das bloße Auge unsichtbar, ihre Auswirkungen auf große Himmelsstrukturen lassen sich jedoch erkennen.

Dieses zusammengesetzte Bild zeigt die Verteilung von dunkler Materie, Galaxien und heißem Gas im zentralen Bereich des verschmolzenen Galaxienhaufens Abell 520, der durch eine heftige Kollision zwischen massereichen Galaxienhaufen entstanden ist. In der Bildmitte, wo sich blaues und grünes Licht vermischen, sind Klumpen dunkler Materie zu sehen, die den größten Teil des heißen Gases umgeben, Galaxien sind hier allerdings nur sehr wenige zu sehen. [1-2]

Was ist dunkle Materie?

Astronomen schätzen, dass etwa 85 % der Materie im Universum dunkle Materie ist und die restlichen 15 % gewöhnliche Materie. Wenn die dunkle Energie berücksichtigt wird, die die Expansion des Universums beschleunigt, schätzt die Nuclear Research Organization, dass dunkle Materie etwa 27 % der gesamten Masse-Energie des Universums ausmacht.

(Vielen wissenschaftlichen Forschungsstudien zufolge wird allgemein angenommen, dass das Universum aus Materie und Energie besteht, wobei etwa 70 % des Universums aus dunkler Energie bestehen und der Rest aus gewöhnlicher Materie und dunkler Materie besteht.)

Astronomen verfügen über verschiedene Methoden, um die Gesamtmasse der Materie im Universum und das Verhältnis zwischen der Gesamtmasse der Materie im Universum und der Masse der gewöhnlichen Materie (auch baryonische Materie genannt) zu messen. Am einfachsten ist es, zwei verschiedene Messungen zu vergleichen.

Die erste besteht darin, die Gesamtmenge des von großen astronomischen Strukturen wie Galaxien abgegebenen Lichts zu messen, woraus auf die Masse der Struktur geschlossen werden kann.

Die zweite Methode besteht darin, die Masse eines großen Himmelskörpers anhand der Gravitationskraft abzuleiten, die erforderlich ist, um die Stabilität seiner Struktur aufrechtzuerhalten. Astronomen haben sie verwendet, um die Masse von Galaxien oder Galaxienhaufen im gesamten Universum zu messen. Nach umfassenden Vergleichen mehrerer Messungen stellten sie fest, dass die durch die Masse gewöhnlicher Leuchtmaterie erzeugte Gravitationskraft nicht ausreicht, um diese Leuchtstoffe zu binden. Dies zeigt zweifelsohne, dass es nicht leuchtende Materie gibt, die wir dunkle Materie nennen.

(Gemäß den Eigenschaften der Schwerkraft gibt es, vereinfacht ausgedrückt, eine gegenseitige Anziehung zwischen Objekten, und die Stärke der Schwerkraft ist proportional zur Masse des Objekts, d. h. je größer die Masse, desto größer die Schwerkraft; die Geschwindigkeit des Himmelskörpers ist umgekehrt proportional zur Quadratwurzel des Orbitalradius, d. h. je größer der Radius, desto geringer die Geschwindigkeit. Die tatsächlichen Ergebnisse des Beobachtungsvergleichs zeigen jedoch, dass die Geschwindigkeit der äußeren Himmelskörper nicht abgenommen hat, sondern größer als erwartet ist, und dass die durch die Masse der Galaxie erzeugte Schwerkraft nicht ausreicht, um sie zu binden, was theoretisch bedeutet, dass es noch andere unsichtbare Substanzen gibt, die Schwerkraft ausüben.)

Das Verhältnis von dunkler Materie zu gewöhnlicher Materie variiert von Galaxie zu Galaxie. Einige Galaxien enthalten fast keine dunkle Materie, während andere fast keine gewöhnliche Materie enthalten. Durchschnittliche Messungen zeigen jedoch, dass etwa 85 % der Materie im Universum weder Licht aussendet noch mit Licht interagiert.

Ich habe überall danach gesucht, kann es aber immer noch nicht finden.

Trotzdem stehen den Astronomen noch immer viele Möglichkeiten zur Verfügung, die Existenz dunkler Materie zu bestätigen. Beispielsweise können massive Himmelsstrukturen, wie etwa Galaxienhaufen, die umgebende Raumzeit verzerren. Wenn Licht durch sie hindurchgeht, wird es abgelenkt und fokussiert, um am anderen Ende ein Bild zu erzeugen. Dieses Phänomen wird als Gravitationslinseneffekt bezeichnet. Durch den Vergleich der Masse der durch diesen Effekt ermittelten Himmelskörper mit der Masse der leuchtenden Himmelskörper, die wir direkt sehen, stellten wir fest, dass die Gesamtmasse der Materie, die tatsächlich Schwerkraft erzeugt, weitaus größer ist als die Menge der leuchtenden Materie. Das Ergebnis zeigt einmal mehr, dass die „fehlende“ Masse irgendwo lauern muss.

Der Kosmologe Joel Primack erwähnte einmal in einem Vortrag, dass dunkle Materie gewöhnliche Materie anziehen könne, um das weitere Wachstum von Galaxien zu ermöglichen. Mit Hilfe der Computersimulationstechnologie kann die Entwicklung großer Himmelsstrukturen simuliert und beobachtet werden. Vor Milliarden von Jahren war unser Universum viel kleiner als heute. Während dieser Zeit entwickelten sich Sterne und Galaxien weiter. Würde man nur gewöhnliche sichtbare Materie verwenden, würde dies nicht ausreichen, um die Galaxien zu bilden, die wir heute sehen.

Kosmologen haben auch versucht, Berechnungen durchzuführen, die mit der Frühzeit des Universums beginnen. In den ersten etwa zwölf Minuten produzierte das Universum die ersten Protonen und Neutronen. Basierend auf Erkenntnissen der Kernphysik kann die Produktion von Wasserstoff und Helium während dieses Zeitraums geschätzt werden. Diese Berechnungen ermöglichen genaue Vorhersagen des aktuellen Verhältnisses von Wasserstoff zu Helium im Universum. Der Astrophysiker Ned Wright sagte, dass sie auch eine Obergrenze für die Menge baryonischer Materie im Universum vorhersagen können und dass die darauf basierenden Spekulationsdaten mit den tatsächlichen Beobachtungen heutiger Galaxien und Galaxienhaufen übereinstimmen.

Existiert die dunkle Materie, über die ich nachgedacht habe, rückblickend wirklich?

Oder vielleicht ist die Annahme über die Existenz dunkler Materie angesichts der Newtonschen Gesetze und Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie falsch. Vielleicht ist die Gravitationstheorie noch nicht perfekt genug. Die Astronomen haben versucht, das Konzept der dunklen Materie nicht einzuführen und lediglich Feinanpassungen an der Gravitationstheorie vorzunehmen. Obwohl die angepasste Gravitationstheorie in einigen Fällen die bisherigen Beobachtungen erklären kann, die auf der Hypothese der Existenz dunkler Materie basieren, wie etwa die Bewegung von Sternen in Galaxien, kann die angepasste Gravitationstheorie immer noch nicht alle beobachteten Phänomene im Universum gut erklären. [3]

Alle Beobachtungsdaten deuten darauf hin, dass es sich bei der Dunklen Materie um ein unbekanntes Teilchen handelt, das weder mit Licht noch mit gewöhnlicher Materie interagiert und dessen Existenz nur indirekt über die Schwerkraft erschlossen werden kann. Astronomen glauben, dass uns ständig Billionen von Teilchen der dunklen Materie durchdringen, wir sie jedoch nicht wahrnehmen können.

Die Entdeckungsreise ist voller Unbekannter. Wir hoffen, dass es den Wissenschaftlern eines Tages gelingen wird, das Geheimnis der Zusammensetzung des Universums zu lüften.

Verwandtes Wissen

Das Universum ist eine einheitliche Einheit, die aus Zeit, Raum, Energie und Materie (einschließlich Planeten, Sternen und anderen Formen von Materie) besteht. Was die Entstehung und Entwicklung des Universums betrifft, so ist die Urknalltheorie derzeit die allgemein akzeptierte Ansicht. Der Theorie zufolge begannen Raum und Zeit mit dem Urknall vor etwa 13,8 Milliarden Jahren und das Universum dehnt sich seitdem aus. Daher ist die Grenze des gesamten Universums unbekannt, aber der Durchmesser des beobachtbaren Universums kann ermittelt werden, der fast 93 Milliarden Lichtjahre beträgt.

Eine Galaxie ist ein Himmelssystem, das durch die Anziehungskraft von Sternen, Sternresten, interstellarem Gas, Staub und dunkler Materie gebildet wird. Galaxy kommt vom griechischen Wort „galaxias (γαλαξίας)“, was „Milch“ bedeutet. Auch die Milchstraße, zu der das Sonnensystem gehört, ist nach ihr benannt.

Als die alten Griechen zu dem langen Fluss aus silbernem Licht am Nachthimmel aufblickten, stellten sie sich vor, dass ein Gott Milch in eine bestimmte Richtung verschüttet haben müsse und die Milch, die am Horizont aufspritzte, zur Milchstraße geworden sei. Adaptiert aus „Eine kurze Geschichte des Universums“ (illustrierte Ausgabe)

Die Größe von Galaxien variiert und reicht von Zwerggalaxien mit zig Millionen Sternen bis zu Superriesengalaxien mit Hunderten von Billionen Sternen. Im Durchschnitt hat jede Galaxie etwa 100 Millionen Sterne, die jeweils um ihr galaktisches Massenzentrum kreisen. In einer typischen Galaxie macht die dunkle Materie den größten Teil ihrer materiellen Masse aus, während die Masse der mit bloßem Auge sichtbaren Himmelskörper wie Sterne und Nebel nur einen sehr kleinen Anteil ausmacht. Darüber hinaus könnten sich in den Kernen der meisten Galaxien supermassereiche Schwarze Löcher befinden.

VON: Paul Sutter

Geschäftsjahr: YMD

Sollte es zu einer Verletzung der entsprechenden Inhalte kommen, wenden Sie sich bitte an den Autor, damit dieser diese nach der Veröffentlichung des Werks löschen kann.

Bitte holen Sie die Genehmigung zum Nachdruck ein und achten Sie auf die Wahrung der Integrität und die Angabe der Quelle