Neue Entdeckungen der Dunklen Materie durch präzise Pulsarmessungen und neue Experimente

Hinweise auf mögliche Dunkelmaterieobjekte wurden mithilfe präziser Pulsar-Zeitmessungen entdeckt.

Pulsare sind Neutronensterne, die Radiowellen in sehr regelmäßigen Intervallen aussenden. Daher sind sie sehr zuverlässige Zeitgeber.

Professor John LoSecco von der University of Notre Dame entdeckte Variationen in den Ankunftszeiten von Radiopulsen von Pulsaren, was auf das Vorhandensein unsichtbarer Masse zwischen den Pulsaren und dem Teleskop hinweist. Er glaubt, dass diese Massen Kandidaten für Dunkle Materie sind.

Professor LoSecco analysierte Daten vom Parkes Pulsar Timing Array, das Daten von sieben Radioteleskopen verwendet. Diese Pulse haben eine Kadenz von drei Wochen in drei Beobachtungsbändern. Durch Dunkle Materie verursachte Abweichungen haben eine klar definierte Form und Größe, die proportional zu ihrer Masse ist. Licht, das nahe an Dunkler Materie vorbeizieht, verlangsamt sich, und die Daten zeigten ein Dutzend Vorfälle, die wie Wechselwirkungen mit Dunkler Materie aussehen.

Professor LoSecco erklärte: "Wir nutzen die Bewegung der Erde, der Sonne, der Pulsare und der Dunklen Materie. Wir beobachten Abweichungen in den Ankunftszeiten, die durch sich ändernde Entfernungen zwischen der Masse und der Sichtlinie zum Pulsar verursacht werden."

Eine sonnenähnliche Masse kann eine Verzögerung von etwa 10 Mikrosekunden verursachen. Die Beobachtungen von Professor LoSecco haben eine Auflösung im Bereich von Nanosekunden. "Eine der Entdeckungen deutet auf eine Verzerrung von etwa 20 Prozent der Masse der Sonne hin", sagte Professor LoSecco. "Dieses Objekt könnte ein Kandidat für Dunkle Materie sein."

Das neue BREAD-Experiment, das an der University of Chicago durchgeführt wurde, hat eine hohe Empfindlichkeit im Frequenzbereich gezeigt, der zur Erforschung von Dunkler Materie entwickelt wurde. Diese Ergebnisse haben zum ersten Mal die Leistungsfähigkeit dieses Ansatzes demonstriert, und es sind weitere Experimente geplant, um die Empfindlichkeit der Suche nach Axionen, hypothetischen Dunkelmaterieteilchen, zu verbessern.

Neue Ergebnisse vom Atacama Cosmology Telescope (ACT) bestätigen Einsteins Theorie der allgemeinen Relativitätstheorie. Diese Forschung liefert neue Erkenntnisse über die Verteilung von Dunkler Materie im Universum und ihren Einfluss auf die Entwicklung von Strukturen im Universum.

Dunkle Materie bleibt eines der größten Rätsel der modernen Wissenschaft. Obwohl sie etwa 85 Prozent der Materie im Universum ausmacht, wissen Wissenschaftler immer noch nicht viel über ihre Natur. Die Forschungen von Professor LoSecco und die Ergebnisse des BREAD-Experiments zielen darauf ab, diese Geheimnisse zu erhellen und neue Einblicke in Dunkle Materie und ihre Rolle in der Kosmologie zu geben.

Jüngste Forschungen, die an der Clemson University durchgeführt wurden, haben gezeigt, dass Dunkle Materie eine Schlüsselrolle bei der Bildung von Galaxien spielen kann. Diese Forschung verwendet Daten, die über 14 Jahre hinweg mit dem Fermi-LAT-Teleskop gesammelt wurden. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass Dunkle Materie die Bildung neuer Sterne und die Entwicklung von Galaxien beeinflussen kann.

Zudem haben Forscher der University of Cambridge eine detaillierte Karte der Dunklen Materie erstellt, die zeigt, wie große Konzentrationen von Dunkler Materie für die Bildung von Strukturen im Universum verantwortlich sind. Diese Karte ermöglicht es Wissenschaftlern, die Verteilung von Dunkler Materie und ihren Einfluss auf die Gravitationskräfte besser zu verstehen.

In Zusammenarbeit mit dem SLAC National Accelerator Laboratory, MIT, Caltech und dem Jet Propulsion Laboratory der NASA planen Wissenschaftler weitere Forschungen zur Dunklen Materie mit fortschrittlichen Teleskopen und Detektoren. Diese Forschungen haben das Potenzial, unser Verständnis von Dunkler Materie und ihrer Rolle im Universum erheblich zu verbessern.

Ein neues Projekt an der University of Pennsylvania verwendet innovative Methoden zur Detektion von Dunkler Materie durch ihre gravitativen Auswirkungen auf Licht. Diese Ergebnisse liefern neue Einblicke in die Natur der Dunklen Materie und ihre Wechselwirkungen mit anderen Materieformen.

Schließlich untersucht ein Team von Wissenschaftlern der University of Tokyo die Möglichkeit des Vorhandenseins von "fuzzy" Dunkler Materie, die einige der Anomalien in der Verteilung von Galaxien erklären könnte. Diese Forschung verwendet fortschrittliche Simulationen, um das Verhalten von Dunkler Materie in großem Maßstab vorherzusagen.

All diese Studien zusammen bieten ein tieferes Verständnis von Dunkler Materie und ihrer Rolle in der Kosmologie und bringen uns der Antwort auf eine der wichtigsten Fragen der modernen Wissenschaft näher.

Quelle: Royal Astronomical Society