Mit Gravitationswellen der dunklen Materie auf der Spur
«Lisa», die Laser-Interferometer Space Antenna, ermöglicht es Forschenden die Gravitationswellen im All zu erfassen und dadurch dunkle Materie zu erfroschen.
Das Wichtigste in Kürze
- Dunkle Materie macht rund 85 Prozent des Universums aus.
- Forschende wissen jedoch nicht, woraus diese besteht.
- Sie messen nun Gravitationswellen, um die Beschaffenheit der Materie zu untersuchen.
Mit einem ausgeklügelten Instrument im All wollen Forschende künftig Gravitationswellen messen. Damit könnten sie allenfalls auch den Geheimnissen der rätselhaften Dunklen Materie auf die Schliche kommen, berichten Zürcher Wissenschaftler.
Rund 85 Prozent des Universums besteht aus etwas, das Forschende bisher nur hypothetisch beschreiben können: Dunkle Materie. Sie ist beispielsweise das, was Galaxien zusammenhält, obwohl sie aufgrund ihrer Rotation eigentlich auseinanderfliegen müssten. Wie Dunkle Materie beschaffen ist, ist jedoch ein grosses Rätsel.
Wenn Forschende künftig Gravitationswellen mit «Lisa», der Laser-Interferometer Space Antenna belauschen, könnten sie damit allenfalls auch das Mysterium der Dunklen Materie ergründen, wie die Universität Zürich am Montag mitteilte. Gravitationswellen entstehen beispielsweise bei der Kollision von Schwarzen Löchern: Dabei entstehen Krümmungen der Raumzeit, die sich mit Lichtgeschwindigkeit wellenförmig ausbreiten – ein bisschen so als habe man einen Stein in einen See mit glatter Wasseroberfläche geworfen.
Neue Erkenntnisse über das All
Seit diese von Einstein vorhergesagten Gravitationswellen Ende 2015 erstmals nachgewiesen und im Februar 2016 der Öffentlichkeit präsentiert wurden, befindet sich die Astrophysik in grosser Aufregung: Fachleute sprechen von einer neuen Ära der Erforschung unseres Universums, da die Messung von Gravitationswellen neue Einblicke ins Weltall verspricht. Die europäische Weltraumagentur ESA plant voraussichtlich ab 2034, mit drei «Lisa»-Satelliten im All Gravitationswellen aufzufangen. Auch Schweizer Forschende sind massgeblich an dem Projekt beteiligt.
Laut einer Studie, die unlängst im Fachblatt «Astrophysical Journal Letters» erschienen ist, könnte diese ESA-Mission auch neue Erkenntnisse über Partikel der Dunklen Materie bringen: Forschende der Universität Zürich berichten mit Kollegen aus Griechenland und Kanada von neuen Erkenntnissen über Zwerggalaxien, die als natürliche Labore zur Erforschung Dunkler Materie gelten. Solche kleinen, nicht sehr hellen Galaxien kommen im All am häufigsten vor. Und Dunkle Materie sei charakteristisch für Zwerggalaxien, sagte Studienautor Lucio Mayer von der Uni Zürich gemäss der Mitteilung.
Neuer Zusammenhang entdeckt
Mit hochauflösenden Computersimulationen berechneten die Zürcher Forschenden das Zusammenspiel von Dunkler Materie, Sternen und den Schwarzen Löchern im Zentrum der Zwerggalaxien. Dabei entdeckten sie einen bisher unbekannten Zusammenhang, wie die Uni Zürich schrieb: Je mehr Schwarze Löcher miteinander fusionierten, desto grösser die Menge an Dunkler Materie im Zentrum der Zwerggalaxien. Daher könnten die Gravitationswellen, die vom Verschmelzen dieser Schwarzen Löcher ausgehen, auch Hinweise auf die Beschaffenheit von Dunkler Materie liefern.
Die Studie komme just zu einem Zeitpunkt, zu dem die Vorbereitungen für das endgültige Design der Gravitationswellenjägerin «Lisa» in vollem Gange seien, schrieb die Uni Zürich. Der zusätzliche Nutzen der Gravitationswellenbeobachtung zeigt, wie «Lisa» Kosmologie und Teilchenphysik verbinden könnte, also das unglaublich Grosse und das unfassbar Kleine.
