Dunkle Materie ist seit Jahrzehnten das berühmteste Mauerblümchen der Astronomie – unsichtbar, unberührbar, aber irgendwie dafür verantwortlich, Galaxien wie kosmischer Klebstoff zusammenzuhalten. Das Standardmodell der „kalten dunklen Materie“ hat recht gut funktioniert, aber als Teleskope besser wurden, bemerkten sie einige unangenehme Diskrepanzen. Zwerggalaxien hatten überraschend spärliche Dunkle-Materie-Zentren, während andere Beobachtungen unerwartet dichte Klumpen dunkler Materie zeigten. Diese beiden Probleme schienen in entgegengesetzte Richtungen zu weisen, wie ein GPS, das dir gleichzeitig Norden und Süden anzeigt.

Physiker am Purple Mountain Observatory der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) haben einen neuen Vorschlag: Vielleicht ist dunkle Materie nicht nur eine einzige Teilchenart. Ihr Modell der „zwei Komponenten selbstwechselwirkenden dunklen Materie“ postuliert mindestens zwei Arten von Dunkle-Materie-Teilchen – ein schwereres, ein leichteres – die direkt miteinander kollidieren können, nicht nur durch Gravitation. Dies führt zu einer „Massensegregation“: Schwerere Teilchen driften zu galaktischen Zentren, während leichtere nach außen wandern, ähnlich der langsamen Migration von Sternen in einem Haufen.

Mithilfe hochauflösender Computersimulationen und detaillierter theoretischer Modellierung fand das Team heraus, dass dieser Prozess auf natürliche Weise sowohl die geringen Dichten in den Zentren von Zwerggalaxien als auch die dichten Klumpen erklärt, die starke Gravitationslinsen verursachen. Das Modell erhöht auch die Wahrscheinlichkeit von kleinskaligen Gravitationslinsenereignissen und hilft zu erklären, warum Astronomen mehr davon sehen, als traditionelle Modelle vorhersagen. Mit anderen Worten: Dunkle Materie könnte komplizierter sein als gedacht – aber auf eine Weise, die die chaotischen Beobachtungen endlich zusammenpassen lässt.

Die Studie, veröffentlicht in Science Bulletin, folgt auf frühere Arbeiten in Physical Review D von Daneng Yang, Yi-Zhong Fan, Siyuan Hou und Yue-Lin Sming Tsai. Das Purple Mountain Observatory ist auch an der Detektion dunkler Materie über den DAMPE-Satelliten (Wukong) beteiligt, also theoretisieren sie nicht nur – sie jagen.

Material bereitgestellt von Science China Press.