⚫ Schwarze Löcher werden zu Detektoren für dunkle Materie

Schwarze Löcher könnten uns bald dabei helfen, die dunkle Materie zu verstehen. Diese extremen Objekte, lange Zeit als Lichtfallen betrachtet, werden heute zu Beobachtungswerkzeugen. Dank einer genaueren Analyse ihrer Bilder hoffen Wissenschaftler, Spuren unsichtbarer Teilchen nachzuweisen, die den Großteil der Materie im Universum ausmachen würden.

Das Event Horizon Telescope (EHT), ein weltweites Netzwerk von Radioteleskopen, das für seine Bilder von schwarzen Löchern berühmt ist, bietet eine neue Möglichkeit der Erforschung. Durch die Untersuchung der Schattenzone im Zentrum dieser Bilder haben Forscher einen Ort identifiziert, der fast frei von gewöhnlicher Materie ist. Dieses schwache Leuchten ermöglicht die Detektion sehr diskreter Signale, wie sie von dunkler Materie erzeugt werden.


Wissenschaftler vergleichen die beobachtete Lichtverteilung mit detaillierten Simulationen. Ihr Modell integriert die Physik der dunklen Materie in die Gleichungen, die die Materie um das schwarze Loch beschreiben. Dieser Ansatz könnte eine besondere Lichtsignatur identifizieren, die gleichmäßiger ist als die des üblichen Plasmas und auf die Vernichtung von Teilchen der dunklen Materie hindeuten könnte.

Die ersten Ergebnisse zeigen, dass einige Annahmen über die Masse und das Verhalten der dunklen Materie nicht mehr gültig sind. Durch die Variation physikalischer Parameter, wie der Temperatur des Plasmas oder der Rotation des schwarzen Lochs, bestätigten die Forscher die Zuverlässigkeit ihrer Methode. Das EHT hat es somit ermöglicht, präzisere Grenzen als frühere Forschungen zu diesen unsichtbaren Teilchen zu setzen.

Zukünftige Verbesserungen des EHT sollten diese Analysen weiter verstärken. Eine erhöhte Empfindlichkeit wird die Detektion von hundertmal schwächeren Signalen ermöglichen, und eine bessere Auflösung wird die tiefsten Bereiche des Schattens offenbaren. Diese Fortschritte könnten es endlich ermöglichen, dunkle Materie nachzuweisen, die mit den theoretisch vorhergesagten Werten der Teilchenphysik übereinstimmt.

Astrophysiker werden sich auch auf neue Daten stützen: die Polarisation, die Aufschluss über Magnetfelder gibt, und Beobachtungen bei verschiedenen Frequenzen, die nützlich sind, um Emissionsquellen zu unterscheiden. Diese Werkzeuge könnten aufdecken, ob supermassereiche schwarze Löcher die Rolle natürlicher Labore zur Erforschung des Unsichtbaren spielen.

Das Event Horizon Telescope bleibt eine technische Meisterleistung. Durch die Kombination mehrerer über die Erde verteilter Antennen bildet es ein virtuelles Instrument von der Größe des Planeten. Dieses System der Very Long Baseline Interferometry erreicht eine ausreichende Genauigkeit, um Details in der Größenordnung des Horizonts eines schwarzen Lochs in Millionen von Lichtjahren Entfernung zu unterscheiden.

Die dunkle Materie hingegen bleibt schwer fassbar. Für klassische Teleskope unsichtbar, verrät sie sich nur durch ihren gravitativen Einfluss auf Galaxien. Forscher gehen davon aus, dass sie aus uralten Teilchen besteht, die vom Urknall stammen und immer noch in einem Halo um große kosmische Strukturen vorhanden sind. Die Beobachtungen des EHT könnten einen neuen Hinweis in dieser seit mehr als einem halben Jahrhundert andauernden Suche liefern.