Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wo Licht ist, ist auch viel dunkle Materie

09.08.2012
Astronomen der Universität Zürich und der ETH Zürich haben gemeinsam mit internationalen Forschenden die Menge der Materie in Sonnennähe gemessen und dabei einen grossen Anteil an unsichtbarer dunkler Materie nachgewiesen.

Ihre Ergebnisse stimmen mit der bisherigen Theorie überein, wonach unsere Galaxie von einem massiven Halo von dunkler Materie umgeben ist. Als Erste haben sie eine Methode angewendet, die sie konsequent anhand von Simulationen getestet haben.


Die Simulation der Milchstrasse in hoher Auflösung wurde als Test für die neue Massen-Messtechnik verwendet.
Bild UZH


Sollte die dunkle Materie aus einem Elementarteilchen bestehen, ist die genaue Messung ihrer lokalen Dichte zentral.

Der Astronom Fritz Zwicky entdeckte in den 30-er Jahren die dunkle Materie und stellte fest, dass Galaxienhaufen mit einer unsichtbaren Substanz gefüllt sind. Eine weitere Entdeckung zur selben Zeit enthüllte, dass die Materiedichte im Umfeld der Sonne fast doppelt so viel beträgt, wie durch Sternenmassen und sichtbarem Gas allein erklärt werden kann.

Trotz jahrzehntelanger Forschung blieb die Menge der dunklen Materie nahe der Sonne schleierhaft. Verschiedene Messungen ergaben zwischen drei- und sechsmal so viel dunkle Materie wie erwartet. Dann wurde letztes Jahr anhand neuer Daten und einer neuen Methode plötzlich weit weniger dunkle Materie detektiert. Dieses überraschende Resultat sorgte weltweit für Verwirrung, wobei es die Astronomen letztlich den zu wenig genauen Simulationsmethoden und Analysen zuschrieben.

Simulation der Milchstrasse als Test
Nun hat ein internationales Team, unter der Leitung von UZH Forschenden und mit Beteiligung der ETH Zürich, einen neuen Weg eingeschlagen. Die Forschenden simulierten die Milchstrasse in Hochauflösung und testeten somit ihr Vorgehen zur Messung der dunklen Materie, bevor sie dieses auf reale Daten anwendeten. Dies führte zu einigen Überraschungen: Sie bemerkten, dass mit den Standardtechniken der letzten zwanzig Jahre zu tiefe Werte der Dichte von dunkler Materie berechnet worden sind. Darauf basierend entwickelten die Forschenden eine neue Technik, um den korrekten Wert für die Simulation zu erhalten. Angewandt auf die Positionen und Geschwindigkeiten von mehr als 2000 K-Zwergsternen in Sonnennähe, schätzen die Forschenden die lokale Dichte von dunkler Materie neu ein.
Beweis für dunkle Materie in Sonnennähe
«Wir sind zu 99 Prozent sicher, dass es dunkle Materie in Sonnennähe gibt. Mit 90-prozentiger Sicherheit finden wir sogar mehr dunkle Materie als erwartet», sagt Hauptautorin Silvia Garbari. Bestätigen zukünftige Daten diesen hohen Wert, könnte das den ersten Beweis für eine Scheibe aus dunkler Materie liefern, die kürzlich von numerischen Simulationen der Galaxienentstehung vorhergesagt wurde, folgert die UZH-Forscherin. Und sie ergänzt: «Es könnte auch bedeuten, dass der Halo aus dunkler Materie deformiert ist, sodass der Wert für die lokale Dichte in die Höhe getrieben wird.»

Viele Physiker gehen davon aus, dass dunkle Materie aus einem neuen Elementarteilchen besteht, das nur sehr schwach mit normaler Materie wechselwirkt. Würde das zutreffen, dann müsste es möglich sein, dieses Teilchen in Experimenten zu detektieren. Die genaue Messung der lokalen Dichte von dunkler Materie ist für solche Versuche unerlässlich. Dazu Koautor George Lake, Professor für Theoretische Physik an der Universität Zürich: «Experimentalphysiker hoffen, einen winzigen Teil dieser Teilchen in Versuchen wie beispielsweise mit dem XENON-Detektor einzufangen. Kenntnis über die lokalen Eigenschaften von dunkler Materie ist zentral, um die Ergebnisse zur Bestimmung der Teilchenart zu verwenden.»

Literatur:
Silvia Garbari, Chao Liu, Justin I. Read, George Lake. A new determination of the local dark matter density from the kinematics of K dwarfs. Monthly Notice of the Royal Astronomical Society. 9 August, 2012. 2012arXiv1206.0015G.
Kontakt:
Silvia Garbari
Institut für Theoretische Physik
Universität Zürich
Tel. +41 76 211 05 12
E-Mail: silvia@physik.uzh.ch
Prof. Justin Read
Tel. +41 76 200 53 94
Institut für Astronomie
ETH Zürich
E-Mail: justin.read@phys.ethz.ch

Nathalie Huber | Universität Zürich
Weitere Informationen:
http://www.ethz.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Topologische Isolatoren: Neuer Phasenübergang entdeckt
17.10.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Vorhersagen bestätigt: Schwere Elemente bei Neutronensternverschmelzungen nachgewiesen
17.10.2017 | GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Im Focus: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Im Focus: Topologische Isolatoren: Neuer Phasenübergang entdeckt

Physiker des HZB haben an BESSY II Materialien untersucht, die zu den topologischen Isolatoren gehören. Dabei entdeckten sie einen neuen Phasenübergang zwischen zwei unterschiedlichen topologischen Phasen. Eine dieser Phasen ist ferroelektrisch: das bedeutet, dass sich im Material spontan eine elektrische Polarisation ausbildet, die sich durch ein äußeres elektrisches Feld umschalten lässt. Dieses Ergebnis könnte neue Anwendungen wie das Schalten zwischen unterschiedlichen Leitfähigkeiten ermöglichen.

Topologische Isolatoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie an ihren Oberflächen Strom sehr gut leiten, während sie im Innern Isolatoren sind. Zu dieser neuen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mobilität 4.0: Konferenz an der Jacobs University

18.10.2017 | Veranstaltungen

Smart MES 2017: die Fertigung der Zukunft

18.10.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Biokunststoffe könnten auch in Traktoren die Richtung angeben

18.10.2017 | Messenachrichten

»ILIGHTS«-Studie gestartet: Licht soll Wohlbefinden von Schichtarbeitern verbessern

18.10.2017 | Energie und Elektrotechnik

IVAM-Produktmarkt „High-tech for Medical Devices“ auf der COMPAMED 2017

18.10.2017 | Messenachrichten