Das Hubble Orbiting Observatory hat ungewöhnliche Fotos von großen Galaxienhaufen gemacht, deren Bewohner "zittern", wenn sie sich um einen gemeinsamen Massenschwerpunkt bewegen, was auf das Vorhandensein unbekannter Eigenschaften im Verhalten der Dunklen Materie hinweist. Dies geht aus einem Artikel hervor, der in der Zeitschrift MNRAS veröffentlicht wurde.
„Wir haben festgestellt, dass die hellsten Galaxien in solchen Clustern‚ zittern 'und sich um den Punkt bewegen, an dem sich die dunkle Materie angesammelt hat. Dies bedeutet, dass die Dichte der dunklen Materie im Zentrum des Clusters nicht so hoch ist wie von aktuellen Theorien vorhergesagt, aber viel niedriger. All dies deutet darauf hin, dass es im zentralen Teil der Cluster eine exotische Form dunkler Materie gibt “, sagte David Harvey von der Federal Polytechnic School in Lausanne, Schweiz.
Lange Zeit glaubten Wissenschaftler, dass das Universum aus der Materie besteht, die wir sehen und die die Grundlage aller Sterne, Schwarzen Löcher, Nebel, Staubhaufen und Planeten bildet. Die ersten Beobachtungen der Geschwindigkeit von Sternen in nahe gelegenen Galaxien zeigten jedoch, dass sich die Sterne an ihren Außenbezirken mit einer unglaublich hohen Geschwindigkeit in ihnen bewegen, die etwa zehnmal höher war als Berechnungen, die auf den Massen aller Sterne in ihnen basierten.
Der Grund dafür war laut heutigen Wissenschaftlern die sogenannte dunkle Materie - eine mysteriöse Substanz, die etwa 75% der Masse der Materie im Universum ausmacht. Typischerweise hat jede Galaxie etwa 8-10 mal mehr dunkle Materie als ihre sichtbare Cousine, und diese dunkle Materie hält die Sterne an Ort und Stelle und verhindert, dass sie sich zerstreuen.
Heute sind fast alle Wissenschaftler von der Existenz der Dunklen Materie überzeugt, aber ihre Eigenschaften bleiben neben ihrem offensichtlichen Einfluss der Gravitation auf Galaxien und Galaxienhaufen ein Rätsel und werden von Astrophysikern und Kosmologen kontrovers diskutiert. Wissenschaftler gingen lange Zeit davon aus, dass es sich um superschwere und "kalte" Partikel handelt - "Weicheier", die sich in keiner Weise manifestieren, außer dass sie sichtbare Materiecluster anziehen.
Die erfolglose Suche nach "WIMPs" in den letzten zwei Jahrzehnten hat viele Theoretiker zu der Annahme geführt, dass dunkle Materie tatsächlich "hell und flauschig" sein kann und aus sogenannten Axionen besteht - ultraleichten Teilchen, die in Masse und Eigenschaften Neutrinos ähneln. Andere Forscher wiederum schlagen vor, dass dunkle Materie aus mehreren verschiedenen Komponenten bestehen kann, von denen eine oder mehrere allmählich zerfallen können.
Harvey und seine Kollegen fanden die ersten Spuren der Existenz solcher exotischen Formen dunkler Materie und beobachteten mit Hilfe des Hubble zehn größte Galaxienhaufen in unmittelbarer Nähe der Milchstraße, deren Masse die Sonne etwa 100 Billionen Mal übersteigt.
Wissenschaftler interessierten sich für zwei Dinge - wie die Galaxien im gesamten Cluster verteilt waren und wie sich die hellsten Bewohner dieser "Sternfamilien" bewegten, als neue Mitglieder in ihnen auftauchten. Um diese Eigenschaften von Clustern aufzudecken, berechneten Astronomen das Verhalten ihrer virtuellen Gegenstücke mithilfe von Supercomputern und verglichen dann, wie die realen Fotos und die Simulationsergebnisse übereinstimmten.
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Es stellte sich heraus, dass die Bewegungsbahnen aller großen und hellen Galaxien in diesen zehn Clustern nicht mit den theoretischen Berechnungen übereinstimmten - sie "verirrten sich ständig" und "zitterten", drehten sich um einen gemeinsamen Massenschwerpunkt und bewegten sich nicht streng in einer geraden Linie. wie die Theorie vorausgesagt hat.
Ein solches Zittern war, wie Harvey und seine Kollegen jetzt glauben, auf die Tatsache zurückzuführen, dass sich in den Zentren dieser Cluster nicht ein, sondern mehrere "Kerne" superdichter Klumpen dunkler Materie befinden. Ihre Existenz wird nicht durch klassische kosmologische Theorien vorhergesagt, die die Eigenschaften dieser mysteriösen Substanz beschreiben. Wenn die Entdeckung von Hubble bestätigt wird, können Wissenschaftler zum ersten Mal über die Entdeckung der ersten wirklichen Spuren der „neuen Physik“sprechen.
