{"id":23476,"date":"2017-03-01T12:46:30","date_gmt":"2017-03-01T11:46:30","guid":{"rendered":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2017\/03\/01\/sternstroeme-und-die-suche-nach-dunkler-materie\/"},"modified":"2025-05-14T16:29:05","modified_gmt":"2025-05-14T14:29:05","slug":"sternstroeme-und-die-suche-nach-dunkler-materie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2017\/03\/01\/sternstroeme-und-die-suche-nach-dunkler-materie\/","title":{"rendered":"Sternstr\u00f6me und die Suche nach dunkler Materie"},"content":{"rendered":"

Wenn ich sage, dass ich euch unbedingt von einer wissenschaftlichen Arbeit mit dem Titel „A sharper view of Pal 5’s tails: Discovery of stream perturbations with a novel non-parametric technique“<\/a> erz\u00e4hlen will, dann rei\u00dft euch das wahrscheinlich nicht sofort vom Hocker. Und der Titel klingt auch tats\u00e4chlich ein wenig trocken und technisch. Aber diese Arbeit ist ein wunderbares Beispiel f\u00fcr die enorme Kreativit\u00e4t die in der astronomischen Forschung zu finden ist.<\/p>\n

\"Der<\/a>
Der Himmel ist cool – aber auch weit weg… (Bild: ESO\/Y. Beletsky<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n

Kreativit\u00e4t, die unbedingt notwendig ist! Die Forschungsobjekte der Astronomen sind weit entfernt und den Wissenschaftlern direkt nicht zug\u00e4nglich. Die Astronomie hat da einen massiven Nachteil gegen\u00fcber den anderen Naturwissenschaften. Uns Astronomen bleibt nur das Licht; nur ein paar Photonen aus dem fernen All die wir mit unseren Teleskopen registrieren k\u00f6nnen und daraus m\u00fcssen wir all das ableiten, was wir herausfinden wollen. Ohne Kreativit\u00e4t kommt man hier nicht weiter – und das gilt umso mehr, wenn es um die Erforschung dunkler Materie geht.<\/p>\n

\u00dcber dieses Ph\u00e4nomen habe ich schon sehr ausf\u00fchrlich berichtet<\/a>: Dunkle Materie ist Materie, die sich von der normalen Materie massiv unterscheidet. Sie wechselwirkt so gut wie gar nicht mit elektromagnetischer Strahlung. Wir haben hier also nicht mal mehr Photonen, die wir untersuchen k\u00f6nnen! Aber zum Gl\u00fcck gibt es noch die Gravitation: Dunkle Materie hat eine Masse und \u00fcbt dadurch eine Gravitationskraft auf ihre Umgebung aus. So macht sie sich bemerkbar und so kann man sie auch erforschen.<\/p>\n

Der Gro\u00dfteil der Materie im Universum ist dunkle Materie. Die „normale“ Materie aus der zum Beispiel die hell leuchtenden Sterne einer Galaxie bestehen, stellen nur einen kleinen Teil dessen dar, was wirklich vorhanden ist. \u00dcberall im Kosmos befinden sich riesige Wolken aus dunkler Materie die mit ihrer Gravitationskraft die normale Materie in ihre Zentren gezogen haben. Dort haben sich daraus Sterne und Galaxien gebildet. Auch unsere Milchstra\u00dfe ist in so eine Wolke aus dunkler Materie eingebettet. Die kosmologischen Theorien mit denen die Entstehung des Universums und der Galaxien beschrieben werden sagen aber auch die Existenz kleinerer dunkler Materiewolken vorher. Dort haben sich keine Sterne gebildet; sie sind fast komplett dunkel und man nennt sie daher auch oft „dunkle Galaxien“. <\/p>\n

Sie m\u00f6gen zwar nicht leuchten, aber Masse haben sie! Eine dunkle Galaxie kann ein paar hunderttausend bis zu einer Million mal schwerer als unsere Sonne sein. Wie viele es von ihnen in unserer Umgebung gibt, wissen wir nicht – aber es w\u00e4re gut, das zu wissen! Denn wir wissen ja auch noch nicht genau, aus was die dunkle Materie eigentlich besteht. Man unterscheidet drei grundlegende Modelle: Kalte dunkle Materie, warme dunkle Materie und hei\u00dfe dunkle Materie. Diese Bezeichnung hat nur bedingt etwas mit der klassischen Temperatur zu tun – auch W\u00e4rme ist ja nichts anderes als elektromagnetische Strahlung; also Licht und dunkle Materie wechselwirkt nicht mit Licht…<\/p>\n

\"Computersimulation<\/a>
Computersimulation zur Verteilung dunkler Galaxien mit verschiedenen Modellen dunkler Materie. Links: kalt; rechts: warm (aus Boehm et al, 2014<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n

Hei\u00dfe dunkle Materie w\u00fcrde aus Teilchen bestehen, die sich sehr schnell bewegen – zum Beispiel Neutrinos. Von denen gibt es aber nicht genug und auch weil sie sich so schnell bewegen, bilden sie schwer gr\u00f6\u00dfere Strukturen und wir wissen heute, dass hei\u00dfe dunkle Materie als alleinige Erkl\u00e4rung nicht funktionieren kann. Kalte dunkle Materie besteht aus schwereren Teilchen die sich langsamer bewegen und dieses Modell ist momentan der Favorit der meisten Forscher. Die warme dunkle Materie liegt – wenig \u00fcberraschend – dazwischen. Je nachdem ob die dunkle Materie nur kalt oder warm ist, m\u00fcssten sich mehr oder weniger dunkle Galaxien in der Umgebung der Milchstra\u00dfe gebildet haben. Nur: Wie soll man das \u00fcberpr\u00fcfen, wenn man die Dinger nicht sehen kann!<\/p>\n

Genau da kommt jetzt die Arbeit mit dem komplizierten Titel ins Spiel, von der ich zu Beginn geschrieben habe. Denis Erkal<\/i> von der Universit\u00e4t Cambridge und seine Kollegen haben sich genau das \u00fcberlegt und sind bei den Sternstr\u00f6men<\/i> gelandet. \u00dcber Sternstr\u00f6me habe ich hier schon mal ausf\u00fchrlich berichtet<\/a>: Wie der Name schon sagt handelt es sich um langgezogene Ansammlungen von Sternen. Sie entstehen, wenn zum Beispiel kleine Zwerggalaxien einer gro\u00dfen Galaxie wie unserer Milchstra\u00dfe zu nahe kommen und durch deren Gezeitenkr\u00e4fte auseinander gerissen werden. Wir kennen einige solcher Str\u00f6me die sich kreuz und quer durch die Milchstra\u00dfe ziehen und die \u00dcberbleibsel verschiedenster Mini-Galaxien darstellen, die unsere Galaxis in der Vergangenheit gefressen hat.<\/p>\n

Ein solcher Sternstrom ist Palomar 5<\/i>; urspr\u00fcnglich ein Kugelsternhaufen der durch die Gravitationskraft der Milchstra\u00dfe zu einem langgestreckten Sternstrom verformt worden ist. Erkal und seine Kollegen haben sich genau diesen Sternstrom angesehen und sehr detaillierte Beobachtungen gemacht. Sie haben vor allem bestimmt, wie sich die Dichte der Sterne in unterschiedlichen Bereichen des Sternstroms ver\u00e4ndert.<\/p>\n

Ihre Idee: Wenn es die dunklen Galaxien gibt, dann kann man sie zwar nicht sehen, aber die von ihnen ausge\u00fcbte Gravitationskraft muss das beeinflussen, was man sehen kann<\/i>. Zum Beispiel die Sternstr\u00f6me und dort die Dichte der Sterne. Je nachdem wie oft ein Sternstrom einer dunklen Galaxie begegnet muss er mehr oder weniger Bereiche mit verringerter Sterndichte aufweisen. Die Interaktion mit den dunklen Galaxien macht den Sternstrom quasi „klumpig“ und aus der Gr\u00f6\u00dfe und Anzahl der Klumpen kann man auf die Masse und Anzahl der dunklen Galaxien schlie\u00dfen. <\/p>\n

Genau solche Klumpen haben Erkal & Co bei Palomar 5 gefunden. Sie deuten auf zwei vergangene Begegnungen mit dunklen Galaxien hin: Eine mit einer Masse von einer Million Sonnenmassen; einer mit einer Masse von 100 Millionen Sonnenmassen. Die Ergebnisse sind allerdings (noch) nicht eindeutig; die Klumpen in Palomar 5 k\u00f6nnte man auch ohne dunkle Galaxien erkl\u00e4ren; zum Beispiel durch die Wechselwirkung des Sternstroms mit gro\u00dfen interstellaren Gaswolken. <\/p>\n

\"K\u00fcnstlerische<\/a>
K\u00fcnstlerische Darstellung des Verlaufs einiger bekannter Sternstr\u00f6me (Bild: NASA\/JPL-Caltech\/R. Hurt (SSC\/Caltech)<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n

Aber es ist ein erster Schritt! Es ist eine weitere M\u00f6glichkeit, wie die Astronomen das Unsichtbare sichtbar machen k\u00f6nnen; eine weitere kreative Methoden um mehr Informationen aus den paar Photonen zu kitzeln die unsere irdischen Teleskope erreichen. Eine umfassende Analyse der galaktischen Sternstr\u00f6me liefert vielleicht in Zukunft eine bessere Statistik \u00fcber die Anzahl dunkler Galaxien in unserer Umgebung und macht es m\u00f6glich zu unterscheiden, ob die warme oder die kalte dunkle Materie ein besseres Modell der Realit\u00e4t darstellt. Und bis dahin fallen uns sicher noch ein paar neue kreative Methoden ein, um das Universum zu verstehen!<\/p>\n

(via astrobites<\/a>)<\/center>\"\"<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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