Dunkle Materie - Astronomie.

Dunkle Materie - Astronomie. 1 EINLEITUNG Dunkle Materie, in der Astronomie die Bezeichnung für Materie, die nicht oder nur schwach leuchtet und daher visuell nicht direkt wahrnehmbar ist. Der Nachweis Dunkler Materie erfolgt in indirekter Weise, z. B. durch Beobachtung der gravitativen Wirkung Dunkler Materie auf leuchtende Objekte. Solche Beobachtungen wurden auf verschiedenen astronomischen Längenskalen durchgeführt. So gelang es beispielsweise durch Bestimmung der Rotationsgeschwindigkeiten leuchtender Gaswolken um Galaxien, die Verteilung der Dunklen Materie in Galaxien und damit den Anteil an der Gesamtmasse zu ermitteln. Demzufolge nimmt mit wachsender Entfernung vom Zentrum der Galaxie der Anteil der Dunklen Materie zu und übersteigt die in den Sternen konzentrierte Masse um etwa das Zehnfache. Zu einem ähnlichen Ergebnis kommt man auf der nächstgrößeren astronomischen Skala. Aus Beobachtungen der Bewegung von Galaxien in Galaxienhaufen lässt sich schlussfolgern, dass die auftretenden Galaxiengeschwindigkeiten mit dem Newton'schen Gravitationsgesetz nur verträglich sind, wenn der Anteil der Dunklen Materie den der sichtbaren Materie um etwa das Hundertfache übertrifft. Schließlich weisen die Analysen der Geschwindigkeiten in Superhaufen auf einen noch höheren Anteil der Dunklen Materie hin. Es scheint also, dass mit der Größe des Volumens der Anteil der Dunklen Materie an der Gesamtmasse wächst. Eine 2000 im Virgo-Haufen (siehe Jungfrau) entdeckte Galaxie scheint nahezu vollständig aus Dunkler Materie zu bestehen. Die Zwerggalaxie mit dem wissenschaftlichen Namen VIRGOHI21 ist rund 50 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt und wird näher untersucht. Ebenfalls noch untersucht wird der rund fünf Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernte Galaxienhaufen CL0024+17 im Sternbild Fische. In unmittelbarer Nähe des Haufens wurden 2007 Hinweise auf einen Ring aus Dunkler Materie entdeckt. Der Ring besitzt einen Durchmesser von rund 2,6 Millionen Lichtjahren und entstand offenbar durch die Kollision mit einem anderen Galaxienhaufen. 2 NATUR DER DUNKLEN MATERIE Es gibt nur wenige Beobachtungen, die die Beschaffenheit der Dunklen Materie charakterisieren. Mit Hilfe des Röntgensatelliten ROSAT konnte ein Teil der Dunklen Materie durch ihre Röntgenstrahlung direkt beobachtet werden. Das Hauptaugenmerk bei diesen Untersuchungen richtet sich auf ein etwa 50 Millionen °C heißes Plasma, das etwa 10 Prozent der gesamten Dunklen Materie ausmachen könnte. Dunkle Körper, so genannte ,,MACHOs" (Massive Compact Halo Objects), könnten einen Teil der Dunklen Materie ausmachen. Die Masse von MACHOs ist mit der Masse der Sonnen vergleichbar. Im Laufe der Zeit konnte eine ganze Zahl dieser Objekte mit Hilfe des Gravitationslinseneffekts nachgewiesen werden. über diese Beobachtungen hinaus gibt es gewichtige Gründe anzunehmen, dass die Dunkle Materie nicht aus der uns bekannten baryonischen Materie besteht, aus der die Atomkerne aufgebaut sind. So deuten sich große Schwierigkeiten an, die beobachtete Elementhäufigkeit - insbesondere die 4He-Häufigkeit - zu erklären, wenn die gesamte Dunkle Materie aus baryonischer Materie bestünde. Weiterhin ergeben sich Schwierigkeiten im Verständnis der Strukturbildung und der Materieverteilung im Universum. Der Ursprung möglicher nicht baryonischer Materie ist umstritten. Neutrinos, die Teilchen, die bei Zerfällen von Elementarteilchen auftreten, sind möglicherweise wichtige Bestandteile der Dunklen Materie. Man erwartet im Universum eine Neutrinodichte von einigen hundert pro Kubikzentimeter, so dass bei einer Neutrinomasse von etwa 108der Protonenmasse der Anteil der Dunklen Materie an der Gesamtmasse erklärt werden könnte. Axionen, supersymmetrische Teilchen, Monopole oder kosmische Strings, das sind röhrenartige Bereiche im Universum mit sehr hoher Energiedichte, werden als Quellen der nicht baryonischen Dunklen Materie diskutiert. Die Existenz dieser Objekte wird zwar von gewissen theoretischen Modellen gefordert, der experimentelle Nachweis steht aber aus. Aufgrund der Bedeutung der Frage nach der Dunklen Materie für die Kosmologie sind weitere astronomische Beobachtungen wie auch Laborexperimente zum Nachweis der hypothetischen Teilchen im Gange. Verfasst von: Frieder Lenz Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Alle Rechte vorbehalten.