Im Zentrum unserer Milchstraße könnten sich Objekte verbergen, die bislang völlig unbekannt waren: sogenannte Dark Dwarfs, also Dunkle Zwerge. Diese Himmelskörper leuchten, obwohl sie nach dem heutigen Verständnis der Physik gar keine Lichtquelle besitzen dürften. Ihre Existenz könnte entscheidende Hinweise auf das liefern, was dunkle Materie eigentlich ist – jenes rätselhafte Etwas, das einen Großteil des Universums ausmacht und sich bislang jeder direkten Beobachtung entzieht.
Neue Art von Stern dank Dunkler Materie?
Forschende aus Großbritannien und den USA, darunter Teams der Universität Durham und der University of Hawai‘i, haben diese ungewöhnlichen Objekte erstmals detailliert beschrieben. Ihre Arbeit ist bereits auf dem Preprint-Server arXiv verfügbar; in Kürze soll sie im Journal of Cosmology and Astroparticle Physics erscheinen.
Dunkle Zwerge haben demnach eine Masse, die unterhalb der Grenze liegt, bei der Wasserstofffusion stabil ablaufen kann – etwa 0,075 Mal der Sonne. Normalerweise würden solche Objekte als Braune Zwerge gelten: Himmelskörper, die nicht genug Masse besitzen, um in ihrem Inneren Wasserstoff zu Helium zu verschmelzen, und die im Laufe der Zeit abkühlen und dunkler werden.
Doch Dunkle Zwerge sind anders. Sie befinden sich dort, wo dunkle Materie besonders dicht vorkommt: im Kern unserer Galaxie. Und sie strahlen Licht aus – nicht, weil in ihrem Inneren Kernfusion stattfindet, sondern weil dunkle Materie sie von innen heraus mit Energie versorgt.
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Einladung an Teleskope
„Dunkle Materie interagiert mit der Schwerkraft, so dass sie von Sternen eingefangen werden und sich in ihnen ansammeln könnte“, erklärt Jeremy Sakstein, Professor für Physik an der Universität von Hawai‘i und einer der Autoren der Studie. „Wenn das passiert, könnte sie auch mit sich selbst wechselwirken und vernichtet werden, wobei Energie freigesetzt wird, die den Stern aufheizt.“
Das bedeutet: Dunkle Materie, die sich im Inneren eines solchen Objekts sammelt, könnte aus schweren Teilchen bestehen, die sich gegenseitig vernichten – sogenannte schwach wechselwirkende massereiche Teilchen (Weakly Interacting Massive Particles, WIMPs). Bei dieser Vernichtung wird Energie frei, die den Stern aufheizt und ihn leuchten lässt. Anders als bei der Kernfusion sind dabei keine extrem hohen Temperaturen nötig. Die Objekte haben daher kühlere Kerne als normale Sterne oder Braune Zwerge.
Dieses Leuchten könnte über Milliarden Jahre hinweg konstant bleiben. Dunkle Zwerge würden also über einen extrem langen Zeitraum sichtbar sein – eine Einladung an Teleskope, sie endlich aufzuspüren.
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Verräterisches Signal
Eines der deutlichsten Erkennungsmerkmale eines Dunklen Zwergs ist der Erhalt von Lithium-7. In gewöhnlichen Braunen Zwergen oder massearmen Sternen wird dieses empfindliche Element schnell zerstört, sobald die Kerntemperatur etwa 2,5 Millionen Kelvin (K) übersteigt. „Wenn man also ein Objekt findet, das wie ein Dunkler Zwerg aussieht, kann man nach dem Vorhandensein dieses Lithiums suchen, denn es wäre nicht vorhanden, wenn es ein brauner Zwerg oder ein ähnliches Objekt wäre“, so Sakstein.
Die Entdeckung eines massearmen Objekts, das noch Lithium-7 enthält, wo es längst verschwunden sein sollte, wäre ein starker Hinweis darauf, dass hier dunkle Materie am Werk ist. Mit modernen Teleskopen wie dem James Webb Space Telescope (JWST) könnten solche Spuren vielleicht schon entdeckt werden.
Das Zentrum der Milchstraße ist das perfekte Labor für die Suche nach diesen bislang hypothetischen Objekten. Dort ist die Dichte dunkler Materie besonders hoch, und die Teilchen bewegen sich langsamer – ideale Bedingungen, damit dunkle Materie von Braunen Zwergen eingefangen wird und diese in Dunkle Zwerge verwandelt.
Quellen: „Dark Dwarfs: Dark Matter-Powered Sub-Stellar Objects Awaiting Discovery at the Galactic Center“ (arXiv, 2025); EurekAlert!
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