Mysteriöse Radiosignale aus dem Weltall: Forschern gelingt neue Entdeckung

Dunkle Materie soll erhebliche Teile des Universums ausmachen, trotzdem ist ihre genaue Zusammensetzung bisher unbekannt. Forschende haben nun jedoch Signale aus dem All simuliert, die wichtige Hinweise darauf liefern könnte.

Signal aus dem All liefert Hinweise auf Dunkle Materie

Ein internationales Forschungsteam hat Radiosignale aus der Zeit vor der Entstehung der ersten Sterne simuliert. Die Ergebnisse dieses Projekts haben sie vor Kurzem im Fachmagazin Nature Astronomy publiziert. Dabei stellen sie die These auf, dass diese Signale aus urzeitlichem Wasserstoff die wahre Natur der dunklen Materie enthüllen könnten, wie SciTechDaily berichtet.

Die Simulation der Signale ermöglichte es den Forscher*innen nämlich, die Bedingungen des frühen Universums nachzubilden und seine kleinräumigen Strukturen mit einem bisher unerreichten Detaillierungsgrad darzustellen. Bei dem Experiment zeigte sich, wie sich Gas mit der Expansion des Universums allmählich abkühlte und in Wechselwirkung mit Dunkler Materie kleine Gasklumpen bildeten.

Diese sind deutlich dichter als im durchschnittlichen Universum und erwärmen sich durch Kompression. Diese Dichte- und Temperaturvariation spiegelte sich in der 21 Zentimeter großen Radioemission von Wasserstoffatomen wider, die den Ausgangspunkt der Untersuchungen bildeten.

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„Warm“ oder „Kalt“?

Das Team modellierte dieses uralte Signal der ursprünglichen Gaswolken, und konnte feststellen, dass dieses sich stark verändert, wenn die Dunkle Materie entweder warm oder kalt ist. Laut den Forschenden könnte dieser Unterschied zukünftigen Mondexperimenten ermöglichen, zwischen konkurrierenden Dunkle-Materie-Szenarien zu unterscheiden.

Den bisher gibt es zwei mögliche Szenarien über die Beschaffenheit der Dunklen Materie, die mit der Masse ihrer Teilchen zusammenhängt. Entweder sind die Teilchen sehr leicht, dann wäre die Dunkle Materie „warm“ und würde die Bildung kleiner Strukturen wie Zwerggalaxien verhindern. Schwerere Teilchen hingegen würden sie „kalt“ machen und das Wachstum kleinerer kosmischer Strukturen fördern.

Die simulierten Radiosignale könnten nun mit wahrhaftigen Signalen aus dem All abgeglichen werden, und dürften künftige Missionen wichtige Ergebnisse liefern, ob Dunkle Materie „warm“ oder „kalt“ ist. So gilt es angesichts dieser Forschung als machbar, die Masse von Dunkle-Materie-Teilchen durch mondbasierte Beobachtungen in den kommenden Jahrzehnten zu bestimmen.

Quelle: SciTechDaily, „The signature of subgalactic dark matter clumping in the global 21-cm signal of hydrogen“ ( Nature Astronomy 2025)