Unsere Existenz hängt in der Tat von etwas ab, dessen Namen wir nur kennen: The Dark Matter, die dunkle Materie, wie die Astronomen sie nennen. Wir sind ganz sicher, das es dieses ,irgendwas' geben muss.

Vom Gewicht, das wissen wir, hängt die Gravitationskraft ab. Unsere Sonne ist so schwer, dass sie eine so starke Gravitationskraft hat, dass sie alle ihre acht Planeten auf Kurs hält - sogar die Oortsche Wolke. Würden die Planeten nicht von der Anziehungskraft der Sonne festgehalten, würden alle Planeten durch die Zentrifugalkraft ins Weltall hinaus geschleudert. Anziehungskraft und die Zentrifugalkraft halten sich die Waage. Galaxien drehen sich wie Riesenräder. Unser Sonnensystem, das sich in einem Spiralarm der Galaxie befindet, umkreist das Zentrum der Milchstraße mit einer Geschwindigkeit von 225 Kilometern pro Sekunde. In etwa 237 Millionen Jahren hat sich die Milchstraße einmal um ihre eigene Achse gedreht. Bei dieser Geschwindigkeit müssten alle Sterne längst davon geschleudert worden sein. Doch irgendeine Kraft verhindert das. Die Materie in den Spiralarmen verhält sich also nicht gemäß dem Kepler-Gesetz. Die Bahngeschwindigkeit in den Spiralarmen nimmt nach außen nicht ab, sondern ist konstant. Die Ursache dafür kennen wir nicht und können daher gegenwärtig nur spekulieren.

In den dreißiger Jahren berechnete der deutsche Astronom Franz Zwicky, welche Masse unsere Galaxie haben muss, damit genügend Schwerkraft entsteht, um sie zusammen zu halten. Das Ergebnis war höchst verwirrend, denn Zwicky fand heraus, dass die Masse der Milchstraße überhaupt nicht ausreichen würde, und dadurch nicht genug Masse hatte, um sie zusammen zu halten. Wo war nur die fehlende Materie?

Mittlerweile weiß man, dass sich unzählig viele weiße Zwerge in den Galaxien befinden. Weiße Zwerge sind sterbende Sterne, die nicht groß genug waren, um als roter Riesen zu enden. Da Weiße Zwerge mittlerweile ihren gesamten Brennstoff verbraucht haben, sind die ehemaligen Sonnen auf knapp Erdgröße geschrumpft. Allerdings haben sie immer noch das Gewicht einer Sonne. Ein Teelöffel dieser Sternmaterie, würde daher mehrere Tonnen wiegen. Sollte sich die Vermutung bestätigen, könnten diese Weißen Zwerge zumindest teilweise eines der größten Rätsel der Astronomie lösen: die Beschaffenheit der Dunklen Materie. Nach den bisherigen Forschungsergebnissen könnte die dunkle Materie zu großen Teilen aus Weißen Zwergen bestehen. Doch um ehrlich zu sein, man weiß es nicht. Wir wissen nur, Galaxien halten zusammen, Galaxien gibt es. Ein echtes Paradoxon - ein Indizienfall.

Es ist aber auch möglich, dass hier eine ganz neue unbekannte Art von Materie eine Rolle spielt, die wir bislang noch gar nicht kennen. Diese wirkt nur über die Schwerkraft mit der normalen Materie zusammen, so dass wir sie nicht sehen können. Elementarteilchenphysiker am großen Teilchenbeschleuniger LHC (Large Hadron Collider) in Genf hoffen, durch Kollisionsexperiment von Atomen auch Hinweise auf diese exotische Materie zu bekommen.

Zur Zeit wird das sogenannte Alpha Magnet-Spektrometer (AMS) auf der ISS betrieben, um der dunklen Materie auf die Schliche zu kommen. Das Gerät fängt kosmische Strahlen ein und sucht einerseits nach Antimaterie und andererseits nach den Kollisionsprodukten von speziellen Teilchen der Dunklen Materie, den sogenannten Neutralinos.

Wissen kompakt

• Von der Dunklen Materie wissen wir nur, dass es sie geben muss. Die Astronomen nennen sie "Dark Matter".
• In den dreißiger Jahren des 20. Jh., berechnete der Astrophysiker Fritz Zwicky mit Hilfe der Rotverschiebung die Rotationsgeschwindigkeit von Galaxien. Dabei stellte er fest, dass sich die Galaxien mit einer Geschwindigkeit von 324.000 km/h um ihr Zentrum dreht. Bei dieser Geschwindigkeit müssten, durch die Zentrifugalkräfte, alle Sterne hinaus ins All geschleudert werden. Doch irgend eine Materie entwickelt so starke Gravitationskräfte, dass die Galaxie zusammenhält. Da sie aber nicht sichtbar ist, nannten die Astronomen sie "Dark Matter".
• Wenn ein kleiner bis mittelgroßer Stern all seinen Brennstoff verbraucht hat und keine Energiequelle mehr besitzt, kühlt er immer weiter ab. Letztlich entwickeln sie sich zu Schwarzen Zwergen, in denen die gesamte Sonnenasse zur Erdgröße zusammengeschrumpft ist. Sogenannte Schwarze Zwerge wird es aber im Universum noch nicht geben, denn dafür ist es noch nicht alt genug.
• Es gibt zwei verschiedene Erklärungsversuche. Entweder besteht die dunkle Materie aus ,normaler', d.h. baryonische Materie (aus Protonen und Neutronen aufgebaut, also große Steine, sogen. MACHOS [Massive Compact Halo Objects]. Für einen weit entfernten Beobachter wären alle Planeten unseres Sonnensystems dunkle Materie, weil sie nicht leuchten und unsichtbar sind!
• Nach einer anderen Erklärung besteht die dunkle Materie aus vollkommen neuen Teilchen, die man bisher noch nicht beobachtet hat, sogenannten WIMPS (Weakly interacting massive particles). Das sind "Elementarteilchen" die mit normaler Materie kaum wechselwirken und darum bis heute unsichtbar sind.
• Auf der ISS sucht man mit dem AMS nach dunkler Materie.

2010 © Alexander von Behaim-Schwartzbach