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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Dunkle Materie in unserer Galaxie entdeckt |
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| | | Schon länger vermuten Astronomen im Universum große Ansammlungen so genannter dunkler, nicht sichtbarer Materie. Jetzt ist es Wissenschaftlern erstmals gelungen, direkte Hinweise auf dunkle Materie in unserer Milchstraße nachzuweisen. |
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Die Astronomen des 'Lawrence Livermore National Laboratory' haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Team erstmals direkt die Eigenschaften eines nicht sichtbaren so genannten Schwerkraft-Mikrolensing-Ereignisses in unserer Milchstraße gemessen, wie sie in der aktuellen Ausgabe von 'Nature' berichten.
Das vorliegende Mikrolesing-Ereignis ist ein direkter Hinweis auf das Vorhandensein 'dunkler Materie'.
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Artikel in 'Nature' (Nature 414, 617 - 619 , 2001 ;kostenpflichtig) unter "Direct detection of a microlens in the Milky Way"
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Mikrolensing-Methode
Die Mikrolensing-Methode beruht auf dem Effekt der Mikrogravitations-Linsenwirkung: Bewegt sich ein Objekt, das sich nahezu in der Sichtlinie der Erde und einem weit entfernten Hintergrundstern befindet, an diesem vorbei, so wird das Licht des Hintergrundsterns in charakteristischer Weise durch den Gravitations-Linseneffekt verstärkt. Planeten, die nahe um den "linsenden" Stern kreisen, verändern die Lichtkurve der Lichtverstärkung und können als Planet erkannt werden. Die Nachweisgrenze der Mikrolensing-Methode ist unabhängig von der Entfernung. Erdähnliche Planeten können mit dieser Methode entdeckt, aber auch Hinweise auf 'dunkle Materie' gefunden werden. Entdeckungen nach der Mikrolensing-Methode können jedoch nicht bestätigt werden, da es sich um einmalige Ereignisse handelt. |
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 Mehr zu Microlensing |
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Ein MACHO im Weltall |
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Mittels hochauflösender Aufnahmen und spektroskopischen Methoden sowie den Daten aus der Mikrolensing-Untersuchung konnten die Astronomen einen so genannten MACHO (Massive Compact Halo Object) erkennen und untersuchen, indem sie dessen Masse, Entfernung und Geschwindigkeit maßen.
Das internationale Wissenschaftlerteam führte ihre Beobachtungen mit dem NASA/ESA - 'Hubble Space Telescope' sowie mit dem 'Very Large Telescope' der Europäischen Südsternwarte durch.
In dem jetzt beobachteten Fall stellte sich das MACHO-Objekt als ein nicht mehr leuchtender, winziger Stern heraus, mit ungefähr fünf bis zehn Prozent der Sonnen-Masse, in einer Entfernung von 600 Licht-Jahren.
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Suche nach dunkler Materie |
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In den letzten zehn Jahren wurde der Himmel im Rahmen mehrerer Projekte nach möglichen Kandidaten für 'dunkle Materie' abgesucht. Eine der diskutierten Varianten ist, dass 'dunkle Materie' aus atomgroßen, schwach interagierenden, massereichen Teilchen-Wolken besteht.
Als andere mögliche Kandidaten für 'dunkle Materie' werden MACHO-Objekte in Betracht gezogen, also sterbende oder ausgebrannte Sterne (z.B. Neutronensterne), sternähnliche Objekte, die zu klein sind, um eine Kernreaktion in ihrem Inneren zu zünden (z.B. Planeten oder braune Zwerge), oder schließlich auch Schwarze Löcher in verschiedenen Größen.
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Dunkle Materie
Im Juni 1970 veröffentlichte Ken Freeman von der Australian National University eine Studie über Spiralgalaxien, in der er darauf hinwies, dass in diesen Objekten unsichtbare Materie von beträchtlicher Masse, vergleichbar der Masse der sichtbaren Materie, vorhanden sein muss. Diese zusätzliche Komponente macht sich nur durch ihre zusätzliche Schwerkraft bemerkbar.
In Spiralgalaxien macht sich 'dunkle Materie' auch durch flache Rotationskurven bemerkbar. Normalerweise würde man erwarten, dass die Rotationsgeschwindigkeit der Spiralgalaxien bei großen Zentrumsabständen abnimmt, ähnlich wie auch im Sonnensystem die äußeren Planeten langsamer die Sonne umlaufen als die inneren. Dies ist aber nicht der Fall. Bei den meisten Spiralgalaxien ist es bisher nicht gelungen, eine Abnahme der Rotationsgeschwindigkeit nachzuweisen. Die bisher einzige plausible Erklärung für dieses Verhalten wird durch die Annahme gegeben, dass es bei großen Radien bis zu zehnmal mehr Masse gibt, als in Form von Sternen und Gas direkt sichtbar ist, und diese aufgrund ihrer zusätzlichen Schwerkraft die Rotationskurven abflacht. |
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Mehr zu dunkler Materie, Universität München |
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Einfluss auf Licht entfernter Sterne |
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Bisherige Untersuchungen haben gezeigt, dass jedesmal, wenn 'dunkle Materie' in Form von MACHO-Objekten beobachtet wurde, die Anwesenheit jener MACHOs durch ihren Einfluss auf das Licht weit entfernter Sterne aufgespürt werden konnte.
Das jeweilige MACHO-Objekt kreuzt dabei den Weg des Sterns. Dabei beugt das Gravitationsfeld des MACHO das von dem Stern kommende Licht und die betrachtenden Teleskope nehmen es dadurch heller wahr.
Das MACHO-Objekt fungiert also als eine Art "Gravitations-Linse", die mit ihrer Schwerkraft die Helligkeit eines 'dahinter' liegenden Sterns verstärkt, solange das MACHO-Objekt den Weg zwischen Teleskop und Stern kreuzt.
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Schematische Darstellung eines Mikrolensing-Ereignisses
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Masse bestimmt Dauer der Helligkeitszunahme |
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In Abhängigkeit von der Masse des jeweiligen MACHO-Objektes und der Entfernung zur Erde kann die Dauer der gemessenen Helligkeitszunahme des 'Hintergrund-Sterns' von Tagen bis zu Monaten reichen.
Die so genannten "Gravitations-Linseeffekte" kann man natürlich auch in größeren Dimensionen wie Galaxieclustern beobachten.
Deshalb wurden die an den verhältnismäßig kleinen MACHO-Objekten gemessenen Gravitations-Linseneffekte auch als Mikrolensing-Ereignisse bezeichnet.
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Klares Zeichen |
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Die Form und Dauer der Helligkeitszunahme von Sternen durch die Gravitations-Linseeffekte können laut den Astronomen durch Theorien prognostiziert und als Zeichen für die Anwesenheit dunkler Materie angesehen werden.
Doch erst in Kombination mit den Entfernungs- und Massedaten ergeben die Helligkeitszunahmen einen klaren Hinweis auf das Vorhandensein dunkler Materie.
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01.01.2010 |
