"Hurrikan der dunklen Materie", der auf die Erde einschlägt

Kommende Detektoren können starke Signale von Dunkler Materie erkennen

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

Zwerggalaxie: Dunkle Materie Fülle:

NGC 5474: Zwerggalaxie im Sternbild Ursa Major. Bildnachweis: ESA / Hubble & NASA

Die Partikelnatur der Dunklen Materie wird nach verschiedenen Recherchen noch nicht erkannt. Daher suchen Astrophysiker immer nach neuen Methoden, um die unbekannten 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 Masse-zu-Licht-Verhältnis (M / L) aus. Aufgrund des schlechten Lichts (hauptsächlich von Gas und Sternen) wird angenommen, dass diese Zwerggalaxien von der Dunklen Materie dominiert werden. Ein Beispiel für eine solche Zwerggalaxie in der Nähe unserer Milchstraße ist die 2005 entdeckte Ursa-Major-Zwerggalaxie.

GAIA Satellit und Erkennung von S1 Stream:

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

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

Der öffentlich zugängliche GAIA-Datenkatalog gibt für rund 1,7 Milliarden Sterne die Helligkeit und Position am 2D-Himmel an und misst die Entfernung und Bewegung von 1,3 Milliarden von ihnen. Astronomen fanden etwas Ungewöhnliches bei 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 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 in S1-Stream:

Auf der Grundlage dieser GAIA-Beobachtungen haben Dr. Ciaran O'Hare und seine Mitarbeiter an der Universität von Zaragoza die Möglichkeiten zum Nachweis von Partikeln der Dunklen Materie mit aktuellen und zukünftigen Detektoren erörtert. 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 eine signifikante Zunahme der Ereignisrate für eine WIMP-Dunkle Materie (Masse im Bereich von 5 bis 20 GeV) im XENON Untergrunddetektor wegen des S1-Stroms. Für Axions, einen weiteren Kandidaten für Dunkle Materie, bietet dieser S1-Stream jedoch hervorragende Möglichkeiten, sie zu erkennen. Axionen sind extrem leicht und mit aktuellen Detektoren wie ADMX (Axion Dark Matter Experiment) und ABRACADABRA wird die Empfindlichkeit dieser Detektoren aufgrund des Vorhandenseins dieses S1-Stroms erheblich erhöht. 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 darüber die Aussichten auf den Nachweis von Partikeln der Dunklen Materie. Ist Astrophysik nicht zu sexy?

Literatur: Hurrikan der Dunklen Materie: Messung des S1-Stroms mit Detektoren für Dunkle Materie; Ciaran, A.J. 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.