⚛️ Ultrarealtivistische Dunkle Materie: eine innovative kosmologische Hypothese

Die Dunkle Materie könnte eine turbulente Jugend erlebt haben. Laut einem internationalen Team bildete sich diese unsichtbare Substanz bei extrem hohen Temperaturen und bewegte sich kurz nach dem Urknall nahezu mit Lichtgeschwindigkeit. Diese These stellt mehrere Jahrzehnte kosmologischer Theorien direkt in Frage, die eine kalte und langsame Dunkle Materie bevorzugten.

Unsichtbar, aber allgegenwärtig, emittiert die Dunkle Materie kein Licht. Ihr gravitativer Einfluss ist jedoch notwendig, um die Entstehung von Galaxien zu erklären. Als Hauptbestandteil der kosmischen Masse lenkt sie die Zusammenfügung von Sternen und Planeten. Ihre Abwesenheit würde die großen Strukturen, die wir heute beobachten, sehr unterschiedlich oder sogar undenkbar machen.


In Physical Review Letters veröffentlicht, deuten diese Arbeiten darauf hin, dass sich die Teilchen der Dunklen Materie von der gewöhnlichen Materie gelöst haben könnten, während sie noch sehr energiereich waren. Dieses Phänomen soll während der entscheidenden Phase der postinflationären Erwärmung stattgefunden haben. Das Universum, das sich damals ausdehnte und allmählich abkühlte, hätte es diesen anfänglich sehr heißen Teilchen ermöglicht, Energie zu verlieren.

Diese neue Hypothese unterscheidet sich von Modellen, die Neutrinos einbeziehen, die lange Zeit als ungeeignete heiße Kandidaten galten. Sie zeigt, dass sich die Dunkle Materie früh genug hätte abkühlen können, um die Galaxienbildung nicht zu behindern. Die Forscher präzisieren, dass die Dynamik der kosmischen Expansion diesen ultrarelativistischen Teilchen Zeit zum Verlangsamen gegeben hätte, bevor die ersten galaktischen Strukturen auftauchten.

Diese These erweitert somit die Szenarien bezüglich der Natur und des Verhaltens der Dunklen Materie und schlägt gleichzeitig neue Wege vor, ihre Wechselwirkungen mit der sichtbaren Materie zu betrachten. Wissenschaftler können nun alternative Modelle prüfen, die diese Hochtemperatur-Entstehung integrieren.

Um diese Ideen zu testen, plant das Team, nach Hinweisen durch Teilchenkollisionen oder mittels Beobachtung des Kosmos zu suchen. Diese Ansätze könnten Signaturen der Dunklen Materie in alten kosmischen Ereignissen aufdecken.

Kosmische Inflation und die darauffolgende Erwärmung

Die kosmische Inflation bezeichnet eine extrem kurze Periode direkt nach dem Urknall, in der das Universum eine exponentielle Expansion erlebte. Diese Phase glättete und homogenisierte den Kosmos und legte den Grundstein für zukünftige Strukturen.

Die postinflationäre Erwärmung ist die unmittelbar folgende Epoche, in der sich das Universum mit Teilchen und Energie füllt. Während dieser Phase könnte sich, gemäß der neuen Studie, die Dunkle Materie bei extremen Temperaturen gebildet haben. Die Bedingungen dort waren geeignet für heftige Wechselwirkungen und die Erzeugung exotischer Teilchen.