✨ Drei kosmische Rätsel gelöst durch selbstwechselwirkende dunkle Materie

Seit Jahren geben drei kosmische Phänomene den Astronomen Rätsel auf. Eine ultradichte Materiekonzentration verzerrt das Licht einer fernen Galaxie, eine Sternspur trägt eine seltsame Narbe, und ein Sternhaufen hat sich unerwartet in einer Zwerggalaxie gebildet. Was wäre, wenn diese drei, in sehr unterschiedlichen Maßstäben beobachteten Rätsel einen gemeinsamen Ursprung hätten: eine dunkle Materie, die mit sich selbst wechselwirkt?

Dunkle Materie macht etwa 85 % der Materie des Universums aus, bleibt aber unsichtbar, da sie nicht mit Licht wechselwirkt. Im Standardmodell der Kosmologie wird sie als „kalt“ bezeichnet und verhält sich wie Geister: Ihre Teilchen durchdringen einander, ohne jemals zu kollidieren. Diese nicht wechselwirkende kalte dunkle Materie erklärt vieles, aber nicht die drei genannten Anomalien.


Der erste seltsame Fall betrifft das System JVAS B1938+666, eine ferne Galaxie, deren Licht durch eine Gravitationslinse verzerrt wird. Astronomen haben dort eine anomal dichte Materiekonzentration entdeckt. Der zweite Fall ist der Sternstrom GD-1, eine Sternspur in unserer Milchstraße, die eine „Narbe“ aufweist – als ob ein massereiches, unsichtbares Objekt sie durchquert hätte. Schließlich scheint sich der Haufen Fornax 6 in der Zwerggalaxie des Fornax zu schnell gebildet zu haben, um durch kalte dunkle Materie erklärt zu werden.

Eine Lösung besteht darin, sich eine dunkle Materie vorzustellen, die mit sich selbst wechselwirkt. Anders als die geisterhaften Teilchen des Standardmodells können diese Teilchen kollidieren, Energie und Impuls austauschen. Diese Kollisionen verursachen einen „gravothermischen Kollaps“, der dichte, kompakte Kerne aus dunkler Materie erzeugt. Diese Kerne könnten dann als gravitative Fallen oder unsichtbare Linsen wirken.

Laut Hai-Bo Yu, Forscher an der University of California in Riverside, funktioniert dieser Mechanismus in drei sehr unterschiedlichen Maßstäben: im fernen Universum, in unserer Galaxie und in einer Satellitengalaxie. Die in den drei Rätseln beobachteten Dichten sind mit Standard-Dunkler Materie schwer zu reproduzieren, treten aber natürlich auf, wenn dunkle Materie wechselwirkt. Die Wechselwirkungen ermöglichen es, die innere Struktur von Dunkle-Materie-Halos umzuformen und ausreichend hohe Konzentrationen zu erzeugen.

Diese Forschung bietet daher einen vielversprechenden Ansatz, um kosmische Rätsel zu vereinheitlichen, die scheinbar zusammenhanglos waren. Die Ergebnisse wurden im April 2026 in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht. Sollte sich selbstwechselwirkende dunkle Materie bestätigen, könnte sich unser Bild des Universums und seiner Zusammensetzung grundlegend ändern.