Dichte Scheibe aus Dunkler Materie in der Milchstraße?

Zürich/Schweiz – Etwa 80 Prozent der Materie im Kosmos ist dunkel und verrät sich ausschließlich über ihre Anziehungskraft. Im April sorgte eine Untersuchung von Forschern einer chilenischen Universität für Aufregung unter den Astronomen: Die Bewegung von Sternen in der Umgebung des Sonnensystems zeige keinerlei Hinweise auf das Vorhandensein Dunkler Materie, berichteten die Wissenschaftler. Nun konterkariert ein internationales Team dieses Ergebnis: Im Fachblatt „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“ berichten die Forscher über eine neue Analyse von Sternbewegungen, die nicht weniger, sondern sogar mehr Dunkle Materie in der Sonnenumgebung zeigt als vermutet.

Simulation der Sternbewegungen in der Milchstraße

„Wir sind uns zu 99 Prozent sicher, dass es Dunkle Materie in der Umgebung des Sonnensystems gibt“, sagt Teamleiterin Silvia Garbari von der Universität Zürich. Mit einer Wahrscheinlichkeit von 90 Prozent deuten die Daten sogar auf mehr Dunkle Materie in der Nachbarschaft der Sonne hin, als bislang angenommen. Garbari und ihre Kollegen sehen darin einen Hinweis darauf, dass die Dunkle Materie nicht kugelförmig um die Milchstraße verteilt, sondern – wie die sichtbare Materie – in der Scheibenebene stärker konzentriert ist. „Unsere Ergebnisse sind der erste Beweis für die Existenz einer solchen Dunklen Scheibe, wie sie von neueren theoretischen Modellen vorhergesagt wird“, so Garbari.

Im Gegensatz zu früheren Untersuchungen haben Garbari und ihre Kollegen nicht einfach auf Basis theoretischer Modelle Rückschlüsse aus den Bewegungen der Sterne gezogen. Vielmehr haben sie eine aufwändige Computersimulation der Sterndynamik in der Milchstraße durchgeführt und ihre Methode daran getestet. Zur Überraschung der Forscher lieferten die in den vergangenen Jahrzehnten verwendeten Standardverfahren grundsätzlich zu niedrige Werte für die Dichte der Dunklen Materie. Das Team verbesserte die Methoden deshalb so, dass sie korrekte Ergebnisse für die Daten der Simulation lieferten und wendete sie erst dann auf die realen Beobachtungsdaten an.

Dunkle Materie ist nötig, um Galaxien und Galaxienhaufen zusammenzuhalten. Denn Sterne und Galaxien bewegen sich erheblich zu schnell, um allein von der Schwerkraft der sichtbaren Materie festgehalten zu werden – die zusätzliche Gravitation der Dunklen Materie ist für die Stabilität der Strukturen im Kosmos notwendig. Außerdem spielt die Dunkle Materie eine wichtige Rolle bei der Entstehung der Galaxien im jungen Kosmos: Dem Standardmodell zufolge bilden sich zunächst Verdichtungen der Dunklen Materie, in die dann die sichtbare Materie hineinfällt und so Galaxien bildet. Computersimulationen dieses Szenarios liefern Ergebnisse, die gut mit den Beobachtungsdaten im heutigen Kosmos übereinstimmen.