Die moderne Astrophysik ist in der Lage, die Prozesse der Entstehung neuer Galaxien recht gut zu beschreiben - nur die Ergebnisse stimmen nicht ganz mit denen der Realität überein. Das Problem in der Theorie wurde jedoch aufgedeckt: Es war notwendig, einen weiteren Faktor zu berücksichtigen - massive Supernova-Explosionen.
In einem sehr jungen Universum war die Materie ziemlich gleichmäßig verteilt, aber heute, mehr als 13 Milliarden Jahre später, ist das Universum so etwas wie ein kolossales Netz, an dessen Fäden ganze Galaxien und ihre Haufen aufgereiht sind, und die Lücken bleiben fast leer. Um diese Tatsache zu erklären, verwenden Kosmologen die Theorie der k alten dunklen Materie – einer Substanz, die außer der Gravitation keine der Wechselwirkungen mit gewöhnlicher Materie eingeht und sich daher nicht als etwas anderes als die Anziehungskraft manifestiert, mit der sie wirkt unsere gewöhnliche Angelegenheit.
Und alles wäre gut, aber all diese Erklärungen haben ein ernstes Problem. Eine auf dieser Theorie basierende genaue Berechnung zeigt, dass es in den Zentren der meisten Galaxien viel mehr dunkle Materie und Sterne geben sollte, als sich aus Beobachtungen ergibt. Dieser Unterschied zwischen Berechnungen und Fakten ist besonders stark bei Zwerggalaxien, den kleinsten - aber auch häufigsten, zumindest in unserer unmittelbaren Weltraumumgebung.
Nur eine aktuelle Studie eines Teams von Astrophysikern unter der Leitung von Fabio Governato scheint endlich eine Lösung für dieses Problem zu bieten. Dafür mussten die Wissenschaftler die leistungsstärksten Supercomputer einsetzen und insgesamt fast eine Million Stunden ihrer Arbeitszeit damit verbringen, detaillierte Simulationen der Entstehung von Zwerggalaxien durchzuführen. Und diese Computersimulation führte zu genau den gleichen Ergebnissen, die am Himmel beobachtet werden.
Nach Fabio Governato war das Problem früherer Arbeiten, dass sie alle ein sehr einfaches Modell der Sternentstehung innerhalb von Galaxien verwendeten, ihre gegenseitige Beeinflussung nicht ausreichend berücksichtigten. Jetzt wurde dieser Fehler vermieden - allerdings brauchte es mehrere Supercomputer, um ein so komplexes Modell zu berechnen.
Aber als Ergebnis zeigte sich, dass die überwiegende Mehrheit der großen jungen Sterne schnell in Supernovae explodierte. Der von ihnen erzeugte „Wind“, die Materie- und Strahlungsströme, bewegten schnell beeindruckende Materiemengen aus dem Zentrum der entstehenden Galaxie an ihren Rand. Daher war nicht genug Material vorhanden, um im Zentrum zu viele neue Sterne zu bilden.
Nach diesem zentrifugalen Abfluss gewöhnlicher Materie erstreckte sich auch dunkle Materie vom Zentrum weg. Laut Fabio Governato war es so, als würde die Sonne plötzlich verschwinden und nach einer Weile würde das Fehlen ihrer Schwerkraft zu einer Änderung der Erdumlaufbahn und ihrer allmählichen Verschiebung weiter in den Weltraum führen.
Also waren offenbar massive Supernova-Explosionen das fehlende Puzzleteil: Das Auftreten dieses Faktors in den frühen Stadien der Galaxienbildung verändert den gesamten Verlauf dieses Prozesses und sein Ergebnis erheblich. Sie führen zu einer Abnahme der Materiedichte im Bereich des zukünftigen Zentrums der Galaxie – und zu dem Bild, das wir heute überall sehen.
Ein bisschen mehr über die Theorie der k alten dunklen Materie kannst du in unserem Artikel "Ein wenig Licht in die dunkle Materie" lesen.
Laut einer Pressemitteilung der University of Washington
