Vergleicht man das Universum mit einem Aquarium, ist die dunkle Materie das Wasser darin. Was ist also die Natur der dunklen Materie?

In einem Aquarium mit klarem Wasser können Sie alles sehen: Fische, Landschaftsgestaltung, Wasserpflanzen usw., und das Einzige, was Sie nicht sehen können, ist das Wasser.

Das ist eine sehr interessante Sache. Im Aquarium ist überall Wasser, aber wir können es einfach nicht sehen. Wenn wir das Universum mit diesem Aquarium vergleichen, dann ist dunkle Materie das Wasser darin. Was ist dunkle Materie? Unser Universum besteht aus Materie, aber mit der hier erwähnten „Materie“ ist nicht nur die Materie gemeint, die wir beobachten können. Es könnte auch eine andere Art unsichtbarer Materie enthalten, nämlich dunkle Materie. Darüber hinaus ist es wahrscheinlich, dass die Dunkle Materie in Bezug auf die Gesamtmenge viel größer ist als die Materie.

Der Name „Dunkle Materie“ ist durchaus treffend.

Der Grund, warum Materie sichtbar ist, liegt darin, dass sie Licht reflektieren kann. Die Eigenschaft dunkler Materie besteht darin, dass sie selbst kein Licht aussendet und weder Licht absorbieren noch reflektieren kann, sodass sie völlig unsichtbar ist. Die Frage ist also: Da dunkle Materie völlig unsichtbar ist, wie können wir ihre Existenz bestätigen? Die Bestätigung der Existenz dunkler Materie beruht hauptsächlich auf der Gravitationskraft zwischen Materie. Jede Materie mit Masse hat eine gegenseitige Gravitationskraft, und dunkle Materie ist keine Ausnahme. Daher wird die weit verbreitete Existenz dunkler Materie unweigerlich das Verhalten von Himmelskörpern und sogar Galaxien beeinflussen.

Die von Wissenschaftlern beobachteten Bewegungen vieler Himmelskörper und Galaxien weichen von den geschätzten Ergebnissen ab. Der Grund für diese Abweichung liegt wahrscheinlich darin, dass es unsichtbare Materie gibt, die einen Gravitationseinfluss erzeugt.

Natürlich handelt es sich hierbei nur um Spekulation. Wie können wir also die Existenz dunkler Materie bestätigen? Um die Existenz dunkler Materie zu bestätigen, müssen wir herausfinden, was dunkle Materie ist, das heißt, wir müssen das Wesen der dunklen Materie aufdecken. Wissenschaftler gehen im Allgemeinen davon aus, dass dunkle Materie eine Art unbekanntes Elementarteilchen ist. Darüber besteht kein Streit. Um welches Elementarteilchen es sich handelt, weiß noch niemand, denn alle bisherigen Nachweise von Dunkle-Materie-Teilchen waren erfolglos.

Derzeit gibt es zwei Hauptspekulationen über die Natur der dunklen Materie. Eine davon ist, dass dunkle Materie ein schwach wechselwirkendes massives Teilchen ist, und die andere ist, dass dunkle Materieteilchen ein hypothetisches Teilchen namens „Axion“ sind.

Zwischen diesen beiden Vermutungen besteht ein großer Unterschied. Erstere gehen davon aus, dass Dunkle-Materie-Partikel eine Art massiver Elementarteilchen sind, die nur durch die Schwerkraft miteinander interagieren können und deren Masse mindestens zehnmal so groß ist wie die eines Protons. Dieser geht davon aus, dass das Axion ein sehr leichtes Elementarteilchen ist, sogar viel leichter als das leichteste bekannte Elementarteilchen, das sich wellenförmig im Raum ausbreitet.

Lange Zeit war man sich nicht einig, welche der beiden Hypothesen die bessere sei, doch neuere Studien haben den Ausschlag zugunsten des Axions gegeben.

Das Wesen der Schwerkraft besteht in einem geometrischen Effekt, der eine Krümmung der umgebenden Raumzeit bewirkt. Dies ist besonders deutlich in der Umgebung massiver Materie wie Galaxien zu erkennen. Es gibt eine offensichtliche Krümmung der Raumzeit um Galaxien, die durch Beobachtung des Lichts um weit entfernte Galaxien bestätigt werden kann. Durch kontinuierliche Beobachtung haben Astronomen entdeckt, dass die Krümmung der Raumzeit um weit entfernte Galaxien faltig ist, was zufällig zur Axion-Vermutung passt. Denn wenn dunkle Materie ein schwach wechselwirkendes, massives Teilchen ist, dann sollte die Krümmung der Raumzeit um Galaxien herum glatt sein.

Auch Alfred Amruth und sein Forschungsteam an der Universität Hongkong fanden ähnliche astrophysikalische Beweise.

Amruth und sein Team konzentrierten sich auf eine elliptische Galaxie mit der Nummer HS 0810+2554. Das Licht dieser Galaxie durchdringt eine andere Galaxie, bevor es die Erde erreicht, sodass sein Bild aufgrund des Gravitationslinseneffekts verzerrt wird. Durch Modellierung und Berechnung des Verzerrungsgrades fand Amruth heraus, dass sich das Licht dieser Galaxie auf einem chaotischen Pfad ausbreitet, wenn dunkle Materie aus Axionen besteht. Die tatsächlichen Beobachtungsergebnisse stimmen zufällig mit dieser Schlussfolgerung überein, was weiter bestätigt, dass dunkle Materie aus Axionen besteht. Natürlich reicht die aktuelle Forschung nicht aus, um eine eindeutige Schlussfolgerung über die Natur der dunklen Materie zu ziehen. Es ist noch ein langer Weg, bis wir einen Einblick in die Natur der Dunklen Materie gewinnen und ihre Existenz bestätigen können.