Bisher konnten Wissenschaftler die Existenz der "dunklen Materie", die angeblich aus dem größten Teil unseres Universums besteht, nicht eindeutig nachweisen.
Die "dunkle Materie", die Galaxien im gesamten Universum umgibt, ist unsichtbar, weil sie kein Licht reflektiert. Seine Anwesenheit kann nur durch den Gravitationseffekt auf Planeten und Sterne bemerkt werden.
Trotz eines 2-Milliarden-Dollar-Experiments, das auf der Internationalen Raumstation durchgeführt wurde und Anzeichen für die Existenz von "dunkler Materie" zeigt, wurde es nie direkt beobachtet.
Löcher im Himmel
Der erste Hinweis darauf, dass etwas mit der Berechnung der Masse des Universums nicht stimmte, erschien Mitte der 30er Jahre des 20. Jahrhunderts. Der Schweizer Astronom Fritz Zwicky hat die Geschwindigkeit gemessen, mit der Galaxien im Koma-Cluster (und dies ist einer der größten uns bekannten Cluster, zu denen Tausende von Galaxien gehören) ein gemeinsames Zentrum umkreisen.
Das Ergebnis war entmutigend: Die Geschwindigkeiten der Galaxien waren viel höher als man aufgrund der beobachteten Gesamtmasse des Clusters erwarten würde. Dies bedeutete, dass die wahre Masse des Koma-Clusters viel größer war als die sichtbare Masse. Aber die Hauptmenge an Materie, die in diesem Bereich des Universums vorhanden ist, bleibt aus irgendeinem Grund unsichtbar und für die direkte Beobachtung unzugänglich und manifestiert sich nur gravitativ, dh nur als Masse.
40 Jahre nach Zwickys Arbeit untersuchte die amerikanische Astronomin Vera Rubin in den 70er Jahren die Rotationsgeschwindigkeit um das galaktische Materiezentrum an der Peripherie von Galaxien. Messungen haben gezeigt, dass diese Geschwindigkeit für viele Galaxien in einem sehr signifikanten Abstand vom Zentrum nahezu konstant bleibt.
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Diese Ergebnisse können nur auf eine Weise interpretiert werden: Die Materiedichte in solchen Galaxien nimmt bei Bewegung vom Zentrum nicht ab, sondern bleibt nahezu unverändert. Da die Dichte der sichtbaren Materie (in Sternen und interstellarem Gas enthalten) schnell in Richtung der Peripherie der Galaxie abfällt, muss die fehlende Dichte durch etwas bereitgestellt werden, das wir aus irgendeinem Grund nicht sehen können.
Galaktisches Paradoxon
Für eine quantitative Erklärung der beobachteten Abhängigkeiten der Rotationsrate von der Entfernung zum Zentrum der Galaxien ist es erforderlich, dass dieses unsichtbare "Etwas" etwa zehnmal größer ist als die übliche sichtbare Materie. Dieses "Etwas" wurde "Dunkle Materie" genannt und bleibt immer noch das faszinierendste Rätsel in der Astrophysik.
Ein weiterer wichtiger Beweis für das Vorhandensein von "dunkler Materie" in unserer Welt sind Berechnungen, die die Bildung von Galaxien simulieren und etwa 300.000 Jahre nach dem Beginn des Urknalls begannen. Materie sollte sich einfach nicht in Galaxien angesammelt haben, was wir jedoch in der Neuzeit beobachten. Dieses Problem wurde als galaktisches Paradox bezeichnet und lange Zeit als ernstes Argument gegen die Urknalltheorie angesehen.
Wenn wir jedoch annehmen, dass die Teilchen der gewöhnlichen Materie im frühen Universum mit Teilchen der unsichtbaren "dunklen Materie" gemischt wurden, dann passt in den Berechnungen alles zusammen.
Es stellt sich heraus, dass das vertraute und scheinbar studierte Detail der sichtbaren Welt, das wir erst kürzlich als fast verstanden angesehen haben, nur eine kleine Ergänzung zu etwas ist, aus dem das Universum tatsächlich besteht.
Spiegelwelt
1995 bemerkte das Hubble-Teleskop, dass einer der Sterne der Großen Magellanschen Wolke heller aufflammte. Dieses Leuchten dauerte mehr als drei Monate, aber dann kehrte der Stern in seinen natürlichen Zustand zurück. Und sechs Jahre später erschien neben dem Stern ein kaum leuchtendes Objekt. Es war ein kalter Zwerg, der 600 Lichtjahre vom Stern entfernt eine Gravitationslinse erzeugte, die das Licht verstärkt. Berechnungen haben gezeigt, dass die Masse dieses Zwergs nur 5-10% der Masse der Sonne beträgt.
Schließlich verknüpft die allgemeine Relativitätstheorie die Expansionsrate des Universums eindeutig mit der durchschnittlichen Dichte der darin enthaltenen Materie. Wenn in Wirklichkeit die Dichte des Universums genau der kritischen entspricht, kann dies kein zufälliger Zufall sein, sondern ist eine Folge einer grundlegenden Eigenschaft unserer Welt, die noch verstanden und verstanden werden muss.
Die neue Theorie besagt jedoch, dass "dunkle Materie" eine "Spiegelwelt" enthalten kann, die unser Verständnis des Universums verändern kann.
Das Planck-Teleskop sammelte Daten zu den Zeiten nach dem Urknall vor 13,8 Milliarden Jahren und zeigte, dass einige mysteriöse Materie 26,8 Prozent der Materie im Universum ausmacht - mehr als bisher angenommen.
Gewöhnliche Materie - Galaxien und Planeten, die wir direkt beobachten können, macht nur etwa 4,9 Prozent aus. Und alles andere ist noch mysteriösere "dunkle Energie", die laut Wissenschaftlern für die Expansion des Universums verantwortlich ist.
Ein neues Phänomen
In diesem Jahr gab ein internationales Forscherteam bekannt, dass ein Detektor für kosmische Strahlung an Bord der ISS das erste Anzeichen für die Existenz von "dunkler Materie" entdeckt hat.
Diese Ergebnisse kamen, als das vor zwei Jahren ins All gestartete Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) Anzeichen eines neuen physikalischen Phänomens entdeckte, das bisher seltsame und unbekannte Materie sein könnte.
Die Schlussfolgerungen der Wissenschaftler basieren auf dem beobachteten Überschuss an Positronen - positiv geladenen subatomaren Partikeln. Der entdeckte Ausbruch von Positronen könnte durch Absterben der "dunklen Materie" erzeugt werden - einer Substanz, die für unser Universum so zentral ist, dass sie die Anordnung von Sternen und Planeten bestimmt.
Die ultimative Lösung für das Geheimnis des Auftretens mysteriöser Materie kann uns völlig neue Untersuchungsbereiche eröffnen, einschließlich der Möglichkeit der Existenz mehrerer Universen und anderer Dimensionen.
