'Dark Matter Hurricane' schlägt auf die Erde ein

Kommende Detektoren können ein starkes Signal der Dunklen Materie erkennen

Unser Sonnensystem befindet sich derzeit inmitten eines turbulenten Hurrikans, der durch Dunkle Materie verursacht wird, die mit einer immensen Geschwindigkeit weht. Aber keine Angst, denn es wird normalerweise angenommen, dass Teilchen der Dunklen Materie schwach interagieren, und alle Beweise, die wir für Dunkle Materie haben, sind bislang nur gravitativ, wie ich in meinem vorherigen Beitrag besprochen habe. So wird die Menschheit gerettet, aber mit aktuellen und zukünftigen Detektoren für Dunkle Materie haben wir große Chancen, die Partikelnatur der Dunklen Materie zu enträtseln.

Zwerggalaxie: Dunkle Materie Fülle:

NGC 5474: Zwerggalaxie in Ursa Major Constellation. Bildnachweis: ESA / Hubble & NASA

Die Partikelnatur der Dunklen Materie wird nach verschiedenen Suchen noch nicht erkannt. Daher suchen Astrophysiker immer nach neuen Methoden, um unbekannte Paradigmen zu suchen und zu erforschen. Einer der besten Orte, um in und um die Milchstraße nach Dunkler Materie zu suchen, ist eine Zwerggalaxie (manchmal auch als Satellitengalaxie bezeichnet). Wie der Name schon sagt, sind Zwerggalaxien im Vergleich zur Muttergalaxie viel kleiner und zeichnen sich durch ein sehr hohes Verhältnis von Masse zu Licht (M / L) aus. Aufgrund des schlechten Lichts (hauptsächlich von Gas und Sternen) wird angenommen, dass diese Zwerggalaxien von Dunkler Materie dominiert werden. Ein Beispiel für eine solche Zwerggalaxie in der Nähe unserer Milchstraße ist die 2005 entdeckte Zwerggalaxie Ursa Major.

GAIA-Satellit und Erkennung von S1-Streams:

Nehmen wir einen kleinen Exkurs von der Zwerggalaxie und der Dunklen Materie und sprechen über die S1-Stromerkennung durch GAIA. Der GAIA-Satellit, der im Dezember 2013 gestartet wurde, hat die bisher reichste Sternenkarte unserer Galaxie erstellt.

GAIA Satellite: Copyright: ESA / ATG medialab; Hintergrundbild: ESO / S. Brunier

Der öffentlich zugängliche GAIA-Datenkatalog gibt die Helligkeit und Position am 2D-Himmel für rund 1,7 Milliarden Sterne an und misst die Entfernung und Bewegung von 1,3 Milliarden von ihnen. Astronomen fanden etwas Ungewöhnliches mit einem Sternstrom (als S1-Strom bezeichnet), der aus 94 Sternen besteht, die die Milchstraße mit einer mittleren Geschwindigkeit (8,6, -286,7, -67,9) km / s genau entgegengesetzt zu den normalen Sternen umkreisen. Dieser Strom wurde als Teil einer verbliebenen Zwerggalaxie identifiziert, die einst mit unserer Milchstraße kollidierte. Aus diesem Grund wird angenommen, dass der S1-Strom, der von Dunkler Materie dominiert wird, in unser Sonnensystem eindringt. Eine sehr wichtige Annahme hierbei ist, dass die Dunkle Materie die gleichen kinematischen Eigenschaften wie die Sterne im S1-Strom hat.

Mögliche Erkennung von Dunkler Materie im S1-Stream:

Basierend auf diesen GAIA-Beobachtungen haben Dr. Ciaran O'Hare und seine Mitarbeiter an der Universität von Saragossa die Möglichkeiten zum Nachweis von Partikeln der Dunklen Materie mit aktuellen und kommenden Detektoren diskutiert. Die Ergebnisse wurden in Physical Review D veröffentlicht, wo die Autoren den Begriff ' Hurrikan der Dunklen Materie '. Thermisch erzeugte schwach wechselwirkende Dunkle Materie im frühen Universum, die als WIMPs (Weakly Interacting Massive Particle) bekannt sind, zeigen einen signifikanten Anstieg der Ereignisrate für eine WIMP Dark Matter (Masse im Bereich von 5 bis 20 GeV) im XENON unterirdischer Detektor wegen des S1-Stroms. Für Axions, einen weiteren Kandidaten für Dunkle Materie, kann dieser S1-Stream jedoch hervorragende Aussichten für ihre Erkennung bieten. Axionen sind extrem leicht und mit Stromdetektoren wie ADMX (Axion Dark Matter Experiment) und ABRACADABRA steigt die Empfindlichkeit dieser Detektoren aufgrund des Vorhandenseins dieses S1-Stroms erheblich an. Es ist nur erstaunlich darüber nachzudenken, wie eine Sternenkarte unserer Galaxie den gegenläufigen Strom von Sternen enthüllte, der Teil einer von Dunkler Materie dominierten Zwerggalaxie sein könnte, die gerade in unser Sonnensystem eindringt, und Wissenschaftler diskutieren die Aussichten, Partikel der Dunklen Materie zu entdecken. Ist Astrophysik nicht zu sexy?

Referenzen: Hurrikan der Dunklen Materie: Messung des S1-Stroms mit Detektoren der Dunklen Materie; Ciaran, AJ O'Hare et al. PRD 98, 103006.

Über mich: Ich war an der wissenschaftlichen Analyse des CALET-Elektronenspektrums beteiligt, um Signaturen der Dunklen Materie zu finden. Finde mich in Linkedin.