Dunkle Materie, hier blau, zwischen den Galaxienhaufen Abell 222 und Abell 223, soll den Großteil der Materie im Universum ausmachen. - © Jörg Dietrich, University of Michigan/Universitätsobservatorium München
Dunkle Materie, hier blau, zwischen den Galaxienhaufen Abell 222 und Abell 223, soll den Großteil der Materie im Universum ausmachen. - © Jörg Dietrich, University of Michigan/Universitätsobservatorium München

Wien. Groß war der Jubel, als die Physiker des Europäischen Kernforschungszentrums Cern in Genf bekanntgaben, das Higgs-Teilchen aufgespürt zu haben. Es ist der Schlüssel zur Entstehung der Materie, wie wir sie kennen. Laut dem somit vollständigen Standardmodell der Teilchenphysik liegen den Planeten und Sternen, der Schwerkraft und dem Leben auf der Erde 12 Materiebestandteilchen zu Grunde - sechs Arten von Quarks und sechs Arten von Leptonen (zu denen auch Elektronen und Neutrinos zählen). Das Higgs-Feld voller Higgs-Bosonen verleiht all diesen Elementarteilchen ihre Masse. Gefunden ist des Rätsels Lösung, warum es uns überhaupt geben kann.

Der Haken an der Sache ist, dass die bekannte Materie bloß vier Prozent unseres Universums beschreibt. Woraus besteht also der Rest? Deutsche Astronomen wollen nun die Dunkle Materie erspäht haben - eine der wichtigsten offenen Fragen der Kosmologie.

"Man kann anhand der Gravitationgesetze errechnen, wie sich die Sterne, Planeten und Galaxien im Universum bewegen müssten. Jedoch reichen diese Gesetze nicht aus, um das gesamte Bewegungsmuster zu erklären, die Objekte bewegen sich anders und schneller. Daher sind Physiker auf die Idee gekommen, dass es mehr Materie geben muss, als wir kennen", erklärt Wolfgang Lucha, Theoretischer Physiker am Institut für Hochenergiephysik in Wien.

Unbekannt ist, aus welchen Teilchen die mysteriöse Dunkle Materie besteht. Der Supersymmetrie-Theorie zufolge sind die Teilchen schwer und stabil - das heißt, sie zerfallen nicht und leisten somit einen Beitrag im Universum. Da die Dunkle Materie nicht mit elektronischen Geräten messbar ist, nehmen die Forscher an, dass ihre Teilchen keine oder nur eine sehr schwache elektromagnetische Wechselwirkung eingehen, wodurch sie auch nicht leuchten. "Wäre das Gegenteil der Fall, würde man die Dunkle Materie sehen", sagt Lucha. Man sieht sie aber nicht.

Nichtsdestotrotz vermelden Forscher immer wieder, den unsichtbaren Stoff zu beobachten. Den jüngsten Beitrag leistet eine Gruppe um Jörg Dietrich von der Universitäts-Sternwarte in München. Die Forscher berichten in "Nature", eine Brücke aus Dunkler Materie gefunden zu haben, die mehrere Galaxienhaufen verbindet. Konkret handelt es sich um ein Supercluster-System namens Abell 222/223 in rund 2,3 Milliarden Lichtjahren Entfernung.

Mysteriöses Material


Nach gängiger Meinung durchzieht ein Netz aus Dunkler Materie das All. Wo sich die Fäden des Netzes, die Filamente, kreuzen, sind Galaxienhaufen. Abell 222/223 besteht aus drei Galaxienhaufen, und die Verbindung zwischen ihnen ist laut den Forschern ein Filament mit einem hohen Anteil an Dunkler Materie. Das mysteriöse Material verrät sich über die Gravitationswirkung seiner recht schweren Teilchen.

"Man kann sich das Filament als Zylinder voller Dunkler Materie vorstellen. Wir sehen zum ersten Mal eines dieser Filamente", berichtet Dietrich. Es liege von der Erde aus gesehen so, dass man wie durch ein Fernrohr längs durch den Zylinder schaue. Das Licht von Galaxien, die von der Erde aus gesehen weiter hinten liegen, werde dadurch abgelenkt.

"Diese Beobachtung der Ablenkung von Licht durch Materie ist ein weiterer Hinweis, dass es die Dunkle Materie gibt", kommentiert Lucha die Ergebnisse. Im April hatten Forscher der Universidad de Conception auf der Basis von Daten der Europäischen Südsternwarte in Chile behauptet, dass in der Nachbarschaft der Erde keine Dunkle Materie nachweisbar sei. Für Lucha spricht das aber nicht gegen deren Existenz: "Die Arbeit postuliert nur, dass der Stoff nicht in unserem Sonnensystem zu Hause ist." Der Radius der Milchstraße misst 50.000 Lichtjahre - unsere Sonne liegt 30.000 Lichtjahre vom Zentrum entfernt. Doch selbst wenn sich ihre Existenz nachweisen lässt wie jene des Higgs-Boson, erklärt die Dunkle Materie nur weitere 23 Prozent unseres Universums. Der Rest besteht aus Dunkler Energie, über die Forscher derzeit kaum mehr wissen als dass sie bewirkt, dass sich unser Universum immer schneller ausdehnt.