Dunkle Materie wird zu Recht als eines der größten Geheimnisse des Universums bezeichnet. Tatsächlich ist es so mysteriös, dass wir hier in den opulenten Wolkenkratzerbüros des Space Magazine oft scherzen, dass es "Dark Mystery" genannt werden sollte. Aber das klingt nach einer kitschigen History Channel-Show, und hier im Space Magazine mögen wir keine kitschige, also bleibt es Dunkle Materie.
Obwohl wir immer noch nicht genau wissen, was Dunkle Materie ist, lernen wir immer mehr darüber, wie sie mit dem Rest des Universums interagiert, und knabbern an den Rändern dessen, was sie sein könnte. Bevor wir jedoch auf die neuesten Nachrichten über Dunkle Materie eingehen, lohnt es sich, einen Schritt zurückzutreten, um uns an das zu erinnern, was über Dunkle Materie bekannt ist.
Aus der Kosmologie geht hervor, dass etwa 25% der Masse des Universums Dunkle Materie ist, auch als nicht-baryonische Materie bekannt. Baryonische Materie ist „normale“ Materie, mit der wir alle vertraut sind. Es besteht aus Protonen und Neutronen und es ist die Sache, mit der wir jeden Tag interagieren.
Kosmologen können die 25% der Materie, die Dunkle Materie ist, nicht sehen, weil sie nicht mit Licht interagiert. Aber sie können sehen, welche Auswirkungen es auf die großräumige Struktur des Universums, auf den kosmischen Mikrowellenhintergrund und auf das Phänomen der Gravitationslinse hat. Sie wissen also, dass es da ist.
Große Galaxien wie unsere eigene Milchstraße sind von einem sogenannten Heiligenschein der Dunklen Materie umgeben. Diese riesigen Lichthöfe sind wiederum von kleineren Teilhalos der Dunklen Materie umgeben. Diese Unterhalos haben genug Gravitationskraft, um Zwerggalaxien zu bilden, wie die Zwerggalaxien Schütze und Canis Major der Milchstraße. Dann haben diese Zwerggalaxien selbst ihre eigenen Halos der Dunklen Materie, die in dieser Größenordnung jetzt viel zu klein sind, um Gas oder Sterne zu enthalten. Diese kleineren Lichthöfe, die als dunkle Satelliten bezeichnet werden, sind für Teleskope natürlich unsichtbar, aber die Theorie besagt, dass sie dort sein sollten.
Der Nachweis, dass diese dunklen Satelliten überhaupt vorhanden sind, erfordert jedoch einige Beweise für die Auswirkungen, die sie auf ihre Wirtsgalaxien haben.
Dank Laura Sales, Assistenzprofessorin an der University of California, Riverside, Abteilung für Physik und Astronomie, und ihren Mitarbeitern am Kapteyn Astronomical Institute in den Niederlanden, Tjitske Starkenberg und Amina Helmi, gibt es weitere Beweise dafür dunkle Satelliten sind tatsächlich da.
In ihrer Arbeit „Dunkle Einflüsse II: Gas- und Sternentstehung bei kleinen Fusionen von Zwerggalaxien mit dunklen Satelliten“ vom November 2015 bieten sie eine Analyse theoretischer Computersimulationen der Wechselwirkung zwischen einer Zwerggalaxie und einem dunklen Satelliten.
Ihre Arbeit zeigt, dass der Gravitationseinfluss des Satelliten das Gas im Zwerg komprimiert, wenn sich ein dunkler Satellit am nächsten an einer Zwerggalaxie befindet. Dies führt zu einer anhaltenden Periode der Sternentstehung, die als Starburst bezeichnet wird und Milliarden von Jahren dauern kann.
Ihre Modellierung legt nahe, dass Zwerggalaxien eine höhere Sternentstehungsrate aufweisen sollten, als dies sonst zu erwarten wäre. Und die Beobachtung von Zwerggalaxien zeigt, dass dies tatsächlich der Fall ist. Ihre Modellierung legt auch nahe, dass sich die Form der Zwerggalaxie ändern sollte, wenn ein dunkler Satellit und eine Zwerggalaxie interagieren. Und wieder wird dies durch die Beobachtung isolierter kugelförmiger Zwerggalaxien geboren, deren Ursprung bisher ein Rätsel war.
Die genaue Natur der Dunklen Materie ist immer noch ein Rätsel und wird wahrscheinlich noch einige Zeit ein Rätsel bleiben. Aber Studien wie diese werfen immer mehr Licht auf die Dunkle Materie, und ich ermutige Leser, die mehr Details wünschen, sie zu lesen.
