Wenn zwei ausreichend massereiche Objekte kollidieren – beispielsweise wenn zwei Schwarze Löcher verschmelzen – können die Kräfte tatsächlich die Raumzeit krümmen und so sogenannte Wellen erzeugen Gravitationswellen. Diese Gravitationswellen können sogar aus Millionen von Lichtjahren Entfernung erkannt werden, was sie zu einer Möglichkeit macht, mehr darüber zu erfahren ferne, dramatische Ereignisse in weit entfernten Teilen des Universums. Und jetzt hat ein Team von Astronomen eine Methode entwickelt, um mithilfe von Gravitationswellen das mysteriöse Phänomen der Dunklen Materie zu untersuchen.
Die Idee der Forschung bestand darin, verschiedene Computermodelle dafür zu erstellen, wie Gravitationswellen aus der Verschmelzung von Schwarzen Löchern in Universen mit unterschiedlichen Arten dunkler Materie aussehen würden. Durch den Vergleich der Modelle mit dem, was in der realen Welt zu sehen ist, können wir mehr darüber erfahren, welche Art dunkler Materie am wahrscheinlichsten ist.
Wissenschaftler wissen, dass dunkle Materie nicht mit Licht interagiert, aber einige Leute glauben, dass sie mit einer Art Teilchen namens Neutrino interagieren könnte. Das bedeutet, dass Neutrino-Kollisionen verhindern könnten, dass sich dunkle Materie zu den Strukturen bildet, die die Grundlage für Galaxien bilden, sodass diese Teilchen die Bildung von Galaxien stoppen könnten. Wenn wir diese „fehlenden“ Galaxien finden könnten, würde das die Idee stützen, dass dunkle Materie durch Neutrinos beeinflusst werden kann.
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Es ist jedoch schwer, eine Galaxie zu sehen, die sich nicht gebildet hat. Deshalb schlagen die Forscher vor, stattdessen Gravitationswellen, die bei Verschmelzungen Schwarzer Löcher entstehen, als Maß zu verwenden. Je weniger Galaxien es gibt, desto weniger Verschmelzungen und damit auch weniger Gravitationswellen.
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Simulationen zeigen, dass dies eine effektive Methode sein könnte, um etwas über Dunkle Materie zu lernen. Aktuelle Gravitationswellendetektoren sind nicht leistungsstark genug, um diese kleinen Effekte zu erkennen, aber die nächste Generation von Instrumenten könnte zu diesem Zweck eingesetzt werden.
„Dunkle Materie bleibt eines der bleibenden Rätsel in unserem Verständnis des Universums“, sagte einer der Forscher, Sownak Bose von der Durham University, in einem Stellungnahme. „Deshalb ist es besonders wichtig, weiterhin neue Wege zur Erforschung von Modellen der Dunklen Materie zu finden und dabei sowohl bestehende als auch neue Sonden zu kombinieren, um Modellvorhersagen umfassend zu testen.“ Die Gravitationswellenastronomie bietet einen Weg, nicht nur die Dunkle Materie, sondern auch die Entstehung und Entwicklung von Galaxien im Allgemeinen besser zu verstehen.“
Die Forschung war vorgestellt auf dem Nationalen Astronomietreffen 2023 am 5. Juli.
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