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Dunkle Materie: Nachweis durch nahe Supernova jederzeit greifbar

Künstlerische Darstellung einer Supernova. (Bildquelle: pixabay/Koivuneva)
Künstlerische Darstellung einer Supernova. (Bildquelle: pixabay/Koivuneva)
Ein kräftiger Gammastrahlen-Blitz würde genügen, damit Physiker einen Beleg hätten für den heißesten Kandidaten für Dunkle Materie: das Axion. Aber die Zeit drängt, denn die Chance auf ein Foto liegt aktuell bei nur 10 Prozent - noch.

Und eine Supernova wird außerdem benötigt. Entsteht daraus ein Neutronenstern, wird eine Gammastrahlen-Explosion freigesetzt. In den ersten 10 Sekunden dieser Explosion entsteht ebenfalls das Axion, das anschließend in besonders energiereiche, kurzwellige Gammastrahlung umgewandelt wird - sofern die hypothetischen Annahmen dazu korrekt sind.

Mit genau so einer Beobachtung wäre der Nachweis für das derzeit noch theoretische Elementarteilchen ohne Ladung und Spin. Dessen hypothetische Eigenschaften verletzen zwar einige Gesetzmäßigkeiten der Quantenchromodynamik, also der Kräfte im Inneren von Atomen, könnten aber zur Großen vereinheitlichten Theorie beitragen. Diese versucht, die unterschiedlichen physikalischen Wechselwirkungen auf eine gemeinsame Grundlage zu stellen.

Nun explodieren zwar immer wieder irgendwo Sterne, aber zu weit entfernt darf die Supernova leider nicht sein. Sie sollte sich in der Milchstraße oder zumindest einer angeschlossenen Galaxie wie der Großen Magellanschen Wolke ereignen, damit ausreichend genaue Daten gesammelt werden können.

Supernovae sind selten, zumindest in der Nachbarschaft

Ebenda fand 1987 die letzte Sternenexplosion, die alle Bedingungen erfüllt, statt - konsequenterweise als Supernova 1987A bezeichnet. Zu dem Zeitpunkt existierten jedoch noch keine ausreichend präzisen Teleskope, die speziell auf Gammastrahlung geeicht waren.

Das hat sich mit dem Fermi Gamma-ray Space Telescope mittlerweile geändert. Problem: Es kann stets nur 10 Prozent des Sternenhimmels abdecken. Findet die nächste Supernova also außerhalb des Sichtfeldes statt, könnten wieder Jahrzehnte vergehen, bis die nächste stattfindet.

So sind die Grundlagen zum Nachweis der Dunklen Materie in einer aktuellen Studie der University of California-Berkeley zwar gelegt, aber noch könnte es sein, dass die Chance ungesehen verstreicht. Immerhin finden derzeit Bemühungen statt, so viele blinde Flecke wie möglich bei der Gammastrahlen-Observierung alsbald zu schließen.

Und sollten dann in den detaillierten Daten des Gamma-Blitzes doch keine Axione zu finden sein, wüsste man zumindest, dass Dunkle Materie und Dunkle Energie wieder etwas geheimnisvoller geworden sind.

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Autor: Mario Petzold, 17.12.2024 (Update: 17.12.2024)