Möglicherweise haben wir durch Zufall Dunkle Materie gefunden. Eigentlich im Jahr 2019.
Es handelt sich nicht um einen bestätigten Treffer. Noch nicht. Aber Wissenschaftler betrachten die Trümmer von Kollisionen von Schwarzen Löchern – Wellen in der Raumzeit – und glauben, dass sich in der Maschine ein Geist befindet. Konkret handelt es sich um den Schatten einer Wolke aus dunkler Materie.
Physiker aus den USA und Europa haben eine neue Theorie. Wenn zwei Schwarze Löcher in einer dicken Wolke aus diesem unsichtbaren Material aufeinander prallen, tragen die Gravitationswellen, die durch den Kosmos schreien, eine einzigartige Signatur. Wie ein Fingerabdruck im Staub.
Sie testeten ihre Mathematik anhand Dutzender aufgezeichneter Ereignisse. Fast alle davon waren langweilige Vakuumfusionen. Nur normale kosmische Gewalt in der Leere.
Einer war anders.
Ein Ereignis vom Juli 2019 mit der Bezeichnung GW190720 passt nicht in die Form einer sauberen Fusion. Es passt zum Modell von Schwarzen Löchern, die durch einen dichten Nebel aus ultraleichten Teilchen tanzen.
Es ist provokativ. Es ist kein Beweis. Aber es ist ein Hinweis.
„Schwarze Löcher zur Suche nach dunkler Materie zu nutzen, wäre fantastisch.“
Rodrigo Vicente von der Universität Amsterdam glaubt, dass dies eine ganz neue Dimension der Erforschung eröffnet. Kleinere Maßstäbe. Orte, die wir nicht berühren, sondern denen wir nur zuhören können.
Hier ist der Hintergrund, denn man muss die Geschichte verstehen, um den Hype zu verstehen.
Im Jahr 1916 sagte Einstein, die Schwerkraft sei die Krümmung der Raumzeit. Er sagte voraus, dass massive Objekte, die sich schnell genug bewegen – wie Neutronensterne oder Schwarze Löcher – das Universum wie eine Glocke erschüttern würden. Diese Wellen sind Gravitationswellen.
Es dauerte bis 2016, bis man diesen Klang deutlich hören konnte. LIGO bemerkte das Geräusch. Seitdem wurden Hunderte von Glockenspielen aufgezeichnet. Jedes Signal erzählt eine Geschichte über die beteiligten Massen. Normalerweise ist es einfach. Ein großes Loch frisst ein kleines Loch. Zwei Neutronensterne küssen sich und explodieren.
Aber was ist sonst noch im Raum, wenn sie verschmelzen?
Das fragt die neue Studie.
Dunkle Materie macht den größten Teil der Materie im Universum aus. Wir wissen nicht, was es ist. Wir wissen nur, dass es die Dinge in Mitleidenschaft zieht. Eine populäre Theorie besagt, dass es aus ultraleichten Partikeln besteht, die wie Wellen wirken. Wenn man ein rotierendes Schwarzes Loch in die Nähe dieses Wellenfeldes bringt, schleppt es das Zeug herum. Es verdreht den Nebel.
Wenn ein zweites Schwarzes Loch hereinkommt und mit dem ersten kollidiert, widersteht dieser Nebel. Es verändert den Tanz. Die resultierende Gravitationswelle sieht etwas anders aus. Anders als eine Fusion in einem harten Vakuum.
Die Forscher erstellten ein Modell dieser Interferenz. Dann überprüften sie 28 Signale vom LVK-Netzwerk – das ist LIGO in den USA, Virgo in Italien, KAGRA in Japan.
Siebenundzwanzig waren Vakuum. Sauber. Vorhersehbar.
Ereignis GW190729 wurde mit der unordentlicheren Signatur angezeigt. Die Art, die man erwarten würde, wenn dunkle Materie vorhanden wäre, dick und präsent, die die letzten Momente vor der Kollision stören würde.
Ist es endgültig?
Nein.
Josu Aurrekoetxea vom MIT sagt, die Statistiken seien nicht aussagekräftig genug, um einen Sieg zu erringen. Er sagt, unabhängige Gruppen müssten die Arbeit überprüfen. Im Moment kratzen wir nur an der Oberfläche.
„Ohne Wellenformmodelle wie unseres könnten wir Verschmelzungen von Schwarzen Löchern in der Dunklen Materie erkennen, sie aber als im Vakuum stattgefunden klassifizieren.“
Das ist das Risiko. Wir hätten sie vielleicht die ganze Zeit gehört, aber wir nennen sie anders.
Dennoch bleibt die Unsicherheit enorm. Vielleicht bildet dunkle Materie keine Wolken. Vielleicht sind es WIMPs. Vielleicht sind es MACHOs. Möglicherweise interagiert es mit Elektromagnetismus. Vielleicht existiert sie überhaupt nicht und wir haben einfach ein schlechtes Verständnis der Schwerkraft.
Der Himmel ist laut. Die Daten sind da. Aber die Antwort verbirgt sich immer noch im Rauschen. Wir hören weiter zu.
