In die Spiralform unserer Milchstraße könnte eine riesige Scheibe aus Dunkler Materie eingebettet sein. Diese dreht sich synchron mit den Spiralarmen und Sternen um das Galaxienzentrum, schließen Justin Read von der Universität Zürich und seine Kollegen aus Simulationsrechnungen mit einem Supercomputer. Bislang gingen Astronomen davon aus, dass die sogenannte Dunkle Materie, die mit Teleskopen nicht direkt beobachtet werden kann und sich nur durch ihre Schwerkraftwirkung verrät, die Milchstraße kugelförmig einhüllt. Die Simulation könnte den Forschern helfen, mit zukünftigen Experimenten beispielsweise in den unterirdischen Kavernen des italienischen Gran-Sasso-Massivs das Wesen der Dunklen Materie endlich zu entschlüsseln, schreiben die Forscher.
Nach der gängigen Theorie von Astronomen über den Aufbau des Universums macht die bekannte, sichtbare Materie nur einen Bruchteil von vier Prozent der Gesamtmasse beziehungsweise -energie des Universums aus. Die sogenannte Dunkle Materie schlägt hingegen mit etwa 22 Prozent und die Dunkle Energie mit den restlichen 74 Prozent zu Buche. Während die Forscher bei der Dunklen Energie buchstäblich noch im Dunklen tappen, nähern sie sich bei der Dunklen Materie einer Antwort an, wie diese im Universum verteilt ist. In Experimenten wollen sie ihre Hypothesen überprüfen. Dazu zählen zum Beispiel sogenannte schwach wechselwirkende Teilchen, die sich mit einem neuen Detektor im Untergrund des Gran-Sasso-Massivs in Italien zeigen könnten. Tief im Gestein dieses Berges haben Wissenschaftler Tanks mit dem verfüssigten Edelgas Xenon positioniert und warten auf charakteristische Signale, wenn die schwach wechselwirkenden Teilchen der Dunklen Materie mit den Xenonatomen zusammenstoßen.
Mit ihren Berechnungen zur Verteilung der Dunklen Materie in der Milchstraße liefern die Astronomen um Read Hinweise, wonach in diesen Experimenten zu suchen ist. Bislang dachten Forscher, dass die Dunkle Materie kugelförmig als ein sogenannter Halo die Milchstraßenscheibe umhüllt. Durch die Drehbewegung der Spiralarme würden Sonne und Erde jedoch gegen die Dunkle Materie in diesem als stationär vermuteten Halo knallen.
Die Berechnung mit dem Supercomputer zeigte jedoch, dass es einen weiteren Anteil an Dunkler Materie in der Milchstraße gibt. Dieser ist ähnlich scheibenförmig wie unsere Galaxie ausgerichtet und dreht sich mit ihr. Die bislang noch hypothetischen Teilchen aus dieser Dunklen Materiescheibe würden mit deutlich geringerer Geschwindigkeit in den Experimenten der Astrophysiker auftauchen als die nur schwer zu detektierenden Kollisionsteilchen aus dem Halo. Die Forscher rechnen sich gute Chancen aus, wenn es diese langsamen Teilchen gibt, sie auch mit ihren Detektoren zu messen.
Justin Read (Universität Zürich) et al.: Arxiv.org, Online-Vorabveröffentlichung, arXiv:0803.2714v2. ddp/wissenschaft.de ? Martin Schäfer
