Astronomie: ISS liefert neue Erkenntnisse über Dunkle Materie
Messungen eines Detektors an der ISS fingen Positronen ein, die Rückschlüsse auf die Dunkle Materie erlauben. Sie bleibt eine der größten Unbekannten der Astrophysik.
© Nasa/dpa
Der "Alpha Magnetic Spectrometer Detektor" ("AMS-02") an der Außenwand der Raumstation ISS
Ein Detektor auf der Internationalen Raumstation ISS hat neue Hinweise auf der Suche nach Dunkler Materie geliefert. Die Forscher um den Physik-Nobelpreisträger Samuel Ting beobachteten einen Überschuss von Positronen im Weltall, die aus allen Richtungen auf die Erde einprasseln. Das berichtete das Genfer Kernforschungszentrum Cern.
Positronen sind die positiv geladenen Anti-Teilchen der Elektronen. Sie könnten nach Ansicht vieler Physiker entstehen, wenn sich zwei Teilchen der Dunklen Materie im Weltall begegnen. Aufgefangen hat sie das Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02), das am 19. Mai 2011 an der Außenseite der ISS installiert wurde.
Die Dunkle Materie gilt als eines der größten Rätsel der modernen Physik. Wissenschaftler forschen seit 80 Jahren auf diesem Gebiet. Sie wollen klären, weshalb Galaxien in großen Gruppen durch den Kosmos fliegen, obwohl die Sterne darin zu wenig Schwerkraft aufbringen, um die riesigen Gebilde zusammenzuhalten. Ohne Dunkle Materie bleibt auch rätselhaft, weshalb sich die spiralförmigen Arme unserer Galaxie viel schneller drehen, als sich mit der Schwereanziehung der sichtbaren Materie erklären lässt.
- Inflation
Exponentielle Aufblähung des Universums unmittelbar nach dem Urknall. Sie wurde postuliert, um Widersprüche im Urknallmodell zu beseitigen. Ihre Ursache ist noch unklar.
- Dunkle Energie
Sie wirkt wie ein Überdruck im Kosmos und gilt als Ursache der beschleunigten Expansion des Universums. Bislang ist sie nur eine Hypothese.
- Dunkle Materie
Hypothetische Materieform, die sich bislang nur durch die Schwerkraft bemerkbar macht. Physiker hoffen, dass sie die Elementarteilchen der Dunklen Materie im Teilchenbeschleuniger LHC in Genf finden werden.
- Roter Riese
Zwischenstadium eines Sterns, der 0,5- bis fünfmal so schwer ist wie unsere Sonne. Da der Wasserstoff im Kern aufgebraucht ist, fusionieren nun Atome in der Hülle des Sterns. Das Gas in der äußeren Schicht wird erhitzt und dehnt sich aus – der Stern bläht sich auf. Dadurch verteilt sich die Energie auf eine größere Oberfläche, sodass die Temperatur sinkt. Der Stern leuchtet nur noch rötlich.
- Weißer Zwerg
Endstadium eines Roten Riesen. Die Hülle des Sterns ist abgesprengt, übrig bleibt eine Kugel, so groß wie unsere Erde. Da sich die verbleibende Energie auf eine kleinere Oberfläche konzentriert, steigt die Temperatur – und der Stern leuchtet sehr hell.
Die Dunkle Materie soll fünfmal häufiger im Weltall vorkommen als jene Materie, aus der Menschen, Planeten und Sterne aufgebaut sind. Das geht aus Beobachtungen des frühen Universums hervor, die das Team des Esa-Satelliten Planck erst Mitte März präsentiert hatte. Bisher wissen Forscher nicht, woraus die Dunkle Materie besteht. Die populärste Theorie geht von bisher unbekannten Elementarteilchen aus, die nicht mit Licht wechselwirken und daher für das menschliche Auge unsichtbar sind.
Astronomen vermuten große Mengen Dunkler Materie an den Rändern der Milchstraße. Bemerkbar könnten sie sich machen, wenn zwei der Teilchen zusammenstoßen. Dabei würden sich diese gegenseitig auslöschen, und aus der freigesetzten Energie könnten Positronen entstehen. Das geht zumindest aus der Supersymmetrie hervor, einer ambitionierten Theorie, die das bisherige Weltmodell der Physiker erweitern soll.
In dem Artikel geht es um dunkle Materie. Mit schwarzen Löchern hat das nichts zu tun. Nehmen Sie das bitte aus der Überschrift.
Ich dachte immer, dass sich Antiteilchen wie Teilchen verhalten. Demnach müssten die Positronen doch ähnlich wie Elektronen mit unserer Materie wechselwirken; zudem sollten die Positronen mit den Elektronen zu Energie zerstrahlen - komisch, dass man diesen Effekt trotz des "Hereinprasselns" noch nicht bemerkt hatte.
sondern Positronen/Elektronen-Paare entstehen wenn zwei Antimaterieteilchen zusammenstoßen (so zumindest die Theorie). Da es allerdings auch viele andere Phänomene gibt bei denen Positronen entstehen muss man auch messen wo die Positronen herkommen um das unterscheiden zu können.
Da die Positronen, offensichtlich, aus allen Richtungen gleichermaßen kommen ist davon auszugehen, dass ein einzelnes Phänomen die Ursache ist anstatt die Summe vieler unabhängiger Phänomene. Antimaterie könnte eine Erklärung sein. Ist aber alles noch sehr vage...
Wenn sich Positronen wie Elektronen verhalten, dann besitzen sie quasi keine Masse.
Auch der Begriff "Hereinprasseln" darf nicht so wörtlich wie z.B. bei einem Platzregen genommen werden. Es ist also nicht so, dass es hier Positronen regnet, und wegen des Eliminierungseffektes müssten überall Lichtblitze am Himmel sein.
Die Dinger sind echt klein. So gut wie unendlich klein.
sondern Positronen/Elektronen-Paare entstehen wenn zwei Antimaterieteilchen zusammenstoßen (so zumindest die Theorie). Da es allerdings auch viele andere Phänomene gibt bei denen Positronen entstehen muss man auch messen wo die Positronen herkommen um das unterscheiden zu können.
Da die Positronen, offensichtlich, aus allen Richtungen gleichermaßen kommen ist davon auszugehen, dass ein einzelnes Phänomen die Ursache ist anstatt die Summe vieler unabhängiger Phänomene. Antimaterie könnte eine Erklärung sein. Ist aber alles noch sehr vage...
Wenn sich Positronen wie Elektronen verhalten, dann besitzen sie quasi keine Masse.
Auch der Begriff "Hereinprasseln" darf nicht so wörtlich wie z.B. bei einem Platzregen genommen werden. Es ist also nicht so, dass es hier Positronen regnet, und wegen des Eliminierungseffektes müssten überall Lichtblitze am Himmel sein.
Die Dinger sind echt klein. So gut wie unendlich klein.
sondern Positronen/Elektronen-Paare entstehen wenn zwei Antimaterieteilchen zusammenstoßen (so zumindest die Theorie). Da es allerdings auch viele andere Phänomene gibt bei denen Positronen entstehen muss man auch messen wo die Positronen herkommen um das unterscheiden zu können.
Da die Positronen, offensichtlich, aus allen Richtungen gleichermaßen kommen ist davon auszugehen, dass ein einzelnes Phänomen die Ursache ist anstatt die Summe vieler unabhängiger Phänomene. Antimaterie könnte eine Erklärung sein. Ist aber alles noch sehr vage...
Es müsste "Positronen/Elektronen-Paare entstehen wenn zwei *Dunkle-Materie-Teilchen* zusammenstoßen" heißen.
Es müsste "Positronen/Elektronen-Paare entstehen wenn zwei *Dunkle-Materie-Teilchen* zusammenstoßen" heißen.
Es müsste "Positronen/Elektronen-Paare entstehen wenn zwei *Dunkle-Materie-Teilchen* zusammenstoßen" heißen.
Die ISS hat Positronen gemessen. Jene könnten aus dunkler Materie entstehen.
Verstehe ich den Artikel richtig, daß der einzige Bezug dieser Messung auf die dunkle Materie darin liegt, daß die Positronen aus allen Richtungen angeflogen kommen, also gleichmäßig verteilt sein könnten?
Falls dem so ist, scheint mir das alles ein wenig voreilig - das würde nur darauf hindeuten, daß Positronenquellen (oder die Positronen selber) gleichmäßig verteilt sind; die Verbindung zur diffusen dunklen Materie (die ja - so scheint's mir - eher aus Verlegenheit erfunden wurde, um die Theorie den Messungen anzugleichen) scheint mir äußerst wackelig.
Ich bin aber auch kein Fachmann. Vielleicht kann mir einer weiterhelfen?
Von der Messung auf dunkle Materie zu schließen erscheint auch mir etwas voreilig. Zumal hier ja eher die gleichverteilte Messung mit der dunklen Materie begründet wird als umgekehrt. Dann von einem Indiz für oder gar einem Nachweis von dunkle Materie zu sprechen ist wie das Pferd an den Haaren aus dem Sumpf zu ziehen.
Es ist ja wohl der Normalfall, dass die Theorie an die Messergebnisse angepasst wird. Was soll man denn sonst machen? Die Messergebnisse an die Theorie "anpassen", also Messprotokolle fälschen?
In der Vergangenheit wurden zudem laufend neue Partikel postuliert, wenn die Messergebnisse ohne diese nicht erklärt werden konnten: Neutrinos (Messergebnis: Beim Beta-Zerfall gehen Energie- und Impuls-Bilanz nicht auf), Quarks (Messergebnis: Protonen verhalten sich im Gegensatz zu Elektronen bei hohen Energien nicht wie punktförmige Teilchen), Gluonen (Messergebnis: Man "sieht" nie einzelne Quarks) oder Gravitonen (Messergebnis: Zwei sich umkreisende Neutronensterne "tanzen" immer enger umeinander und verschmelzen irgendwann zu einem schwarzen Loch in einem Gamma Ray Burst). Für Gravitonen oder jetzt "dunkle Materie" WIMPs ("weakly interacting massive particles") ist die Evidenzlage halt noch dünn und die Theorie muss u.U. erheblich überarbeitet werden. Für Neutrinos, Quarks und Gluonen ist sie hingegen überwältigend.
Jag
Lieber Leser,
der Autor der Meldung, Robert Gast, ist gerade unterwegs ohne Internetzugang und bat mich, für ihn diese Antwort zu posten:
"Sie haben Recht: Dass die Positronen offenbar aus allen Richtungen und ohne zeitliche Variation die Erde erreichen, ist tatsächlich ein wesentlicher Bestandteil der Neuigkeit. Denn das würde man eher nicht von einem erdnahen Pulsar erwarten, der bisher als eine der plausibelsten Erklärungen für den Positronen-Überschuss galt. Was für eine Verteilung mehrere, quer über die Milchstraße verteilte Pulsare bewirken würden, weiß ich allerdings nicht.
Generell halte ich es für wichtig, dass AMS den Überschuss von Positronen noch einmal mit hoher Präzision bestätigt hat. Sowohl bei Fermi als auch Pamela gab es noch Zweifel, ob das Ergebnis tatsächlich stimmt, da beide Experimente längst nicht so gut Positronen von Elektronen (und Protonen) unterscheiden können, wie das AMS-02 kann.
Spannend ist auch, dass das Positronen-Spektrum ab einer Energie von ca. 300GeV offenbar wieder flacher wird. Die interessante Frage ist, ob man jenseits von einer noch höheren Energie plötzlich nur noch sehr wenige Positronen findet – das würde man erwarten, wenn die Positronen tatsächlich von der Dunklen Materie herrühren. AMS-02 kann das vermutlich mit mehr Daten beantworten."
Von der Messung auf dunkle Materie zu schließen erscheint auch mir etwas voreilig. Zumal hier ja eher die gleichverteilte Messung mit der dunklen Materie begründet wird als umgekehrt. Dann von einem Indiz für oder gar einem Nachweis von dunkle Materie zu sprechen ist wie das Pferd an den Haaren aus dem Sumpf zu ziehen.
Es ist ja wohl der Normalfall, dass die Theorie an die Messergebnisse angepasst wird. Was soll man denn sonst machen? Die Messergebnisse an die Theorie "anpassen", also Messprotokolle fälschen?
In der Vergangenheit wurden zudem laufend neue Partikel postuliert, wenn die Messergebnisse ohne diese nicht erklärt werden konnten: Neutrinos (Messergebnis: Beim Beta-Zerfall gehen Energie- und Impuls-Bilanz nicht auf), Quarks (Messergebnis: Protonen verhalten sich im Gegensatz zu Elektronen bei hohen Energien nicht wie punktförmige Teilchen), Gluonen (Messergebnis: Man "sieht" nie einzelne Quarks) oder Gravitonen (Messergebnis: Zwei sich umkreisende Neutronensterne "tanzen" immer enger umeinander und verschmelzen irgendwann zu einem schwarzen Loch in einem Gamma Ray Burst). Für Gravitonen oder jetzt "dunkle Materie" WIMPs ("weakly interacting massive particles") ist die Evidenzlage halt noch dünn und die Theorie muss u.U. erheblich überarbeitet werden. Für Neutrinos, Quarks und Gluonen ist sie hingegen überwältigend.
Jag
Lieber Leser,
der Autor der Meldung, Robert Gast, ist gerade unterwegs ohne Internetzugang und bat mich, für ihn diese Antwort zu posten:
"Sie haben Recht: Dass die Positronen offenbar aus allen Richtungen und ohne zeitliche Variation die Erde erreichen, ist tatsächlich ein wesentlicher Bestandteil der Neuigkeit. Denn das würde man eher nicht von einem erdnahen Pulsar erwarten, der bisher als eine der plausibelsten Erklärungen für den Positronen-Überschuss galt. Was für eine Verteilung mehrere, quer über die Milchstraße verteilte Pulsare bewirken würden, weiß ich allerdings nicht.
Generell halte ich es für wichtig, dass AMS den Überschuss von Positronen noch einmal mit hoher Präzision bestätigt hat. Sowohl bei Fermi als auch Pamela gab es noch Zweifel, ob das Ergebnis tatsächlich stimmt, da beide Experimente längst nicht so gut Positronen von Elektronen (und Protonen) unterscheiden können, wie das AMS-02 kann.
Spannend ist auch, dass das Positronen-Spektrum ab einer Energie von ca. 300GeV offenbar wieder flacher wird. Die interessante Frage ist, ob man jenseits von einer noch höheren Energie plötzlich nur noch sehr wenige Positronen findet – das würde man erwarten, wenn die Positronen tatsächlich von der Dunklen Materie herrühren. AMS-02 kann das vermutlich mit mehr Daten beantworten."
Ich bin keine Fachfrau. Mich würde es nur wundern, wenn diese Positronen seit Urzeiten aus allen Raumrichtungen auf die Erde prasseln und man hätte sie erst jetzt dedektiert. Die Positronen müssten doch wenigstens so reaktionsfreudig wie die Elektronen sein - aber wie schon gesagt, ich bin Laie.
war ja auch schon länger bekannt, nur war bisher nicht bekannt aus welchen Richtungen sie kommen. Dass sie tatsächlich aus allen Raumrichtungen gleichermaßen kommen wurde erst durch dieses Experiment bestimmt. DAS ist das neue.
war ja auch schon länger bekannt, nur war bisher nicht bekannt aus welchen Richtungen sie kommen. Dass sie tatsächlich aus allen Raumrichtungen gleichermaßen kommen wurde erst durch dieses Experiment bestimmt. DAS ist das neue.
Von der Messung auf dunkle Materie zu schließen erscheint auch mir etwas voreilig. Zumal hier ja eher die gleichverteilte Messung mit der dunklen Materie begründet wird als umgekehrt. Dann von einem Indiz für oder gar einem Nachweis von dunkle Materie zu sprechen ist wie das Pferd an den Haaren aus dem Sumpf zu ziehen.
war ja auch schon länger bekannt, nur war bisher nicht bekannt aus welchen Richtungen sie kommen. Dass sie tatsächlich aus allen Raumrichtungen gleichermaßen kommen wurde erst durch dieses Experiment bestimmt. DAS ist das neue.
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