WissenschaftSo sind Zürcher Wissenschaftler der Dunklen Materie auf der Spur
SDA
22.10.2018
Mit einem ausgeklügelten Instrument im All wollen Forschende künftig Gravitationswellen messen. Damit könnten sie allenfalls auch den Geheimnissen der rätselhaften Dunklen Materie auf die Schliche kommen, berichten Zürcher Wissenschaftler.
Rund 85 Prozent des Universums besteht aus etwas, das Forschende bisher nur hypothetisch beschreiben können: Dunkle Materie. Sie ist beispielsweise das, was Galaxien zusammenhält, obwohl sie aufgrund ihrer Rotation eigentlich auseinanderfliegen müssten. Wie Dunkle Materie beschaffen ist, ist jedoch ein grosses Rätsel.
Wenn Forschende künftig Gravitationswellen mit «Lisa», der Laser-Interferometer Space Antenna belauschen, könnten sie damit allenfalls auch das Mysterium der Dunklen Materie ergründen, wie die Universität Zürich am Montag mitteilte. Gravitationswellen entstehen beispielsweise bei der Kollision von Schwarzen Löchern: Dabei entstehen Krümmungen der Raumzeit, die sich mit Lichtgeschwindigkeit wellenförmig ausbreiten - ein bisschen so als habe man einen Stein in einen See mit glatter Wasseroberfläche geworfen.
Neue Erkenntnisse über das All
Seit diese von Einstein vorhergesagten Gravitationswellen Ende 2015 erstmals nachgewiesen und im Februar 2016 der Öffentlichkeit präsentiert wurden, befindet sich die Astrophysik in grosser Aufregung: Fachleute sprechen von einer neuen Ära der Erforschung unseres Universums, da die Messung von Gravitationswellen neue Einblicke ins Weltall verspricht. Die europäische Weltraumagentur ESA plant voraussichtlich ab 2034, mit drei «Lisa»-Satelliten im All Gravitationswellen aufzufangen. Auch Schweizer Forschende sind massgeblich an dem Projekt beteiligt.
Laut einer Studie, die unlängst im Fachblatt «Astrophysical Journal Letters» erschienen ist, könnte diese ESA-Mission auch neue Erkenntnisse über Partikel der Dunklen Materie bringen: Forschende der Universität Zürich berichten mit Kollegen aus Griechenland und Kanada von neuen Erkenntnissen über Zwerggalaxien, die als natürliche Labore zur Erforschung Dunkler Materie gelten. Solche kleinen, nicht sehr hellen Galaxien kommen im All am häufigsten vor. Und Dunkle Materie sei charakteristisch für Zwerggalaxien, sagte Studienautor Lucio Mayer von der Uni Zürich gemäss der Mitteilung.
Neuer Zusammenhang entdeckt
Mit hochauflösenden Computersimulationen berechneten die Zürcher Forschenden das Zusammenspiel von Dunkler Materie, Sternen und den Schwarzen Löchern im Zentrum der Zwerggalaxien. Dabei entdeckten sie einen bisher unbekannten Zusammenhang, wie die Uni Zürich schrieb: Je mehr Schwarze Löcher miteinander fusionierten, desto grösser die Menge an Dunkler Materie im Zentrum der Zwerggalaxien. Daher könnten die Gravitationswellen, die vom Verschmelzen dieser Schwarzen Löcher ausgehen, auch Hinweise auf die Beschaffenheit von Dunkler Materie liefern.
Die Studie komme just zu einem Zeitpunkt, zu dem die Vorbereitungen für das endgültige Design der Gravitationswellenjägerin «Lisa» in vollem Gange seien, schrieb die Uni Zürich. Der zusätzliche Nutzen der Gravitationswellenbeobachtung zeigt, wie «Lisa» Kosmologie und Teilchenphysik verbinden könnte, also das unglaublich Grosse und das unfassbar Kleine.
60 Jahre Nasa: Meilensteine der US-Raumfahrtbehörde
Die «National Aeronautics and Space Administration» wurde 1958 als zivile US-Bundesbehörde für Raumfahrt und Flugwissenschaft gegründet. Die NASA fungiert mit rund 17'000 Beschäftigten auch als wichtige geo- und klimawissenschaftliche Forschungsstation, doch ins kollektive Gedächtnis der Menschheit ist sie durch ihre Gehversuche im Weltall gerückt. Wir zeigen in dieser Galerie Schlüsselmomente der US-Raumfahrtbehörde.
Bild: Gemeinfrei/NASA
Ein erklärtes Fernziel der NASA mit Hauptsitz in Washington D.C. ist ein bemannter Flug zum Mars, möglicherweise mit dem in Entwicklung befindlichen Raumschiff Orion. Ob möglicherweise private Investoren der staatlichen Institution zuvorkommen, ist derzeit ungewiss. Diese Grafik spielt in jedem Falle noch Zukunftsmusik.
Bild: Gemeinfrei/NASA
Im Rahmen des New-Frontiers-Programms erforscht die NASA unser Sonnensystems mit Raumsonden. Die «New Horizons» hob im Januar 2006 ab, um den Pluto und seinen Mond Charon sowie den Kuipoergürtel zu erkunden. Im Januar 2019 sollte die Sonde den transneptunischen Himmelskörper 2014 MU69 erreichen.
Bild: Gemeinfrei/NASA
Ein «Selfie» des Marsrovers Curiosity am Aeolis Mons auf dem erdnächsten Planeten vom August 2015. Drei Jahre zuvor war die Sonde auf dem Mars gelandet. Seitdem hat die Curiosity gut 12 Kilometer zurückgelegt und gestochen scharfe Bilder von der leblosen Oberfläche des Roten Planeten geliefert.
Bild: Gemeinfrei/NASA
Die solargetriebene Sonde Juno wurde im August 2011 gestartet und schwenkte im Juli 2016 in eine Umlaufbahn um den Jupiter ein. Sie erforscht den Gasplaneten aus einer polaren Umlaufbahn.
Bild: Keystone
Was mit Sonden (noch) nicht erreichbar ist, wird für uns durch das Hubble-Weltraumteleskop sichtbar wie hier das Paar der etwa 70 Millionen Lichtjahre entfernten Antennen-Galaxien im Sternbild Rabe. Der um die Erde kreisende Satellit ist für das blosse Auge sichtbar, allerdings nicht von der Schweiz aus, da er nicht über den Horizont steigt
Bild: Gemeinfrei/NASA
Im Jahr 2021 könnte das in Entwicklung befindliche James-Webb-Weltraumteleskop die Nachfolge von Hubble antreten. Das wesentlich leistungsstärkere Teleskop ist ein Gemeinschaftsprojekt der NASA, der ESA und der kanadischen Weltraumagentur CSA.
Bild: Gemeinfrei/NASA
Die NASA liefert auch Daten über umweltrelevante Vorgänge auf der Erde und misst zum Beispiel die Grösse des Ozonlochs über der Antarktis ...
Bild: Gemeinfrei/NASA
... oder die weltweite Lichtverschmutzung.
Bild: Gemeinfrei/NASA
Gemeinsam mit anderen Raumfahrtbehörden begann die NASA 1998 mit dem Bau an der Internationalen Raumstation (ISS). Seit November 2000 ist die ISS dauerhaft von Astronauten bewohnt. Die in einer Höhe zwischen 370 bis 460 Kilometern um die Erde kreisende Station wird laufend erweitert und verbessert.
Bild: Gemeinfrei/NASA
Durch tödliche Unfälle erlebte die NASA im Laufe ihrer Geschichte auch schwere Rückschläge. So kam die gesamte siebenköpfige Besatzung der Raumfähre Columbia ums Leben ...
Bild: Keystone
... als das Space Shuttle am 1. Februar 2003 nach einer zweiwöchigen Mission beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre auseinanderbrach.
Bild: Keystone
Tief ins Gedächtnis der Menschheit brannte sich die Mission «Apollo 11» der NASA ein. Am 16. Juli 1969 startete die Raumkapsel an der Spitze der Trägerrakete Saturn V von Cape Canaveral in Florida ...
Bild: Gemeinfrei/NASA
... und brachte drei US-amerikanische Astronauten zum Mond. Der erste Mensch auf dem Erdtrabanten war am 21. Juli Neil Armstrong, der hier seinen Kollegen Buzz Aldrin fotografiert.
Bild: Gemeinfrei/NASA
Der erste Mensch, den die NASA in den Weltraum bringen konnte, war Alan Shepard. Nach einem 15-minütigen suborbitalen Flug erreichte er am 5. Mai 1961 wohlbehalten die Erdoberfläche. Der sowjetrussische Kosmonaut Juri Gagarin war der NASA allerdings mit seiner Erdumrundung am 12. April 1961 als erster Mensch im All zuvorgekommen.
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