Die Welt Heute
MADRID, 18 (EUROPA PRESS)
Physiker der Universität Kopenhagen haben die Magnetfelder von Galaxienhaufen genutzt, um weit entfernte Schwarze Löcher auf der Suche nach einem schwer fassbaren Teilchen der Dunklen Materie zu beobachten.
Die schwersten Strukturen im Universum, Galaxienhaufen, besitzen eine Billiarde Mal mehr Masse als die Sonne. Und Axionen, mysteriöse theoretische Teilchen, sind sogar noch viel leichter als das leichteste Atom.
Das Axion ist ein hypothetisches Elementarteilchen, das den Schlüssel zum Verständnis der Dunklen Materie enthalten könnte, einem unbekannten Material, von dem angenommen wird, dass es etwa 80 % der Masse unseres Universums ausmacht.
Die Existenz von Axionen konnte bisher noch nicht nachgewiesen werden. Jahrzehntelang war dies der Forschung nicht möglich. Doch mit einem raffinierten Trick mit weit entfernten Galaxien sind Physiker der Universität Kopenhagen der Entdeckung möglicherweise näher gekommen als je zuvor, sagen sie.
Anstatt einen erdgebundenen Teilchenbeschleuniger wie den am CERN zu verwenden, wandten sich die Forscher dem Kosmos zu und nutzten ihn als eine Art riesigen Teilchenbeschleuniger. Konkret suchten sie nach der elektromagnetischen Strahlung, die von den Kernen weit entfernter, sehr heller Galaxien ausgeht, in deren Zentrum sich jeweils ein supermassereiches Schwarzes Loch befindet.
Anschließend beobachteten sie diese Strahlung, während sie die riesigen Magnetfelder von Galaxienhaufen durchquerte. Dort könnte sich ein Teil davon hypothetisch in Axionen umwandeln. Diese Umwandlung würde winzige, zufällige Schwankungen in den Daten hinterlassen. Jedes Signal ist jedoch so schwach, dass es für sich allein im Hintergrundrauschen des Universums untergeht.
Daher führten die Forscher ein neuartiges Konzept ein: Sie beobachteten insgesamt 32 supermassereiche Schwarze Löcher hinter Galaxienhaufen und kombinierten die Daten aus ihren Beobachtungen.
EIN MUSTER ÄHNLICH DER AXION-SIGNATUR
Bei der Untersuchung der Daten waren die Forscher überrascht, ein Muster zu entdecken, das der Signatur des schwer fassbaren Axionteilchens ähnelte.
„Normalerweise ist das Signal dieser Teilchen unvorhersehbar und erscheint als zufälliges Rauschen. Doch wir erkannten, dass wir durch die Kombination von Daten aus verschiedenen Quellen all dieses Rauschen in ein klares, erkennbares Muster verwandelt hatten“, erklärt Oleg Ruchayskiy, außerordentlicher Professor am Niels-Bohr-Institut der Universität Kopenhagen und Hauptautor eines Artikels in Nature Astronomy mit dem Titel „Constraints on axion-like particles from active galactic nuclei seen across galaxy clusters“, der sich mit der Untersuchung des Axions befasst.
„Es präsentiert sich als einzigartiges stufenartiges Muster, das zeigt, wie diese Umwandlung aussehen könnte. Wir sehen es in unseren Daten nur als Hinweis auf ein Signal, aber es ist dennoch sehr verlockend und aufregend. Wir könnten es ein kosmisches Flüstern nennen, das jetzt laut genug ist, um es zu hören.“
DER ENTDECKUNG DER DUNKLEN MATERIE NÄHER
Obwohl das von den Wissenschaftlern aufgedeckte Muster keinen endgültigen Beweis für die Existenz von Axionen darstellt, bringt uns die Forschung von Ruchayskiy und seinen Kollegen dem Verständnis dessen, was dunkle Materie ist, näher.
„Diese Methode hat unser Wissen über Axionen erheblich erweitert. Sie hat es uns im Wesentlichen ermöglicht, ein großes Gebiet zu kartieren, von dem wir wissen, dass es keine Axionen enthält, und so den Raum einzugrenzen, in dem sie gefunden werden können“, sagt die Postdoktorandin Lidiia Zadorozhna, Marie-Curie-Stipendiatin am Niels-Bohr-Institut und eine der Hauptautorinnen des neuen Artikels.
