Neuer Fahnder für die Dunkle Materie

Ballon-Teleskop SuperBIT soll Selbst-Wechselwirkung der Dunklen Materie klären

Diese hochauflösende Falschfarben-Aufnahme des Tarantelnebels stammt vom neuen Ballon-Teleskop SuperBIT. Es soll die Dunkle Materie in Galaxienhaufen kartieren. © SuperBIT

Ein Mitte April gestartetes Ballon-Teleskop soll helfen, die Natur der Dunkeln Materie zu ergründen. Dafür kartiert das „SuperBIT“-Teleskop kollidierende Galaxienhaufen und ermittelt mithilfe des Gravitationslinseneffekts, wie die Dunkle Materie in ihnen verteilt ist. Dies soll klären, ob und wie stark die Teilchen der Dunklen Materie untereinander wechselwirken – und so neue Hinweise auf ihre Identität liefern. Das Ballon-Teleskop schwebt in gut 33 Kilometer Höhe und trägt auflösungsstarke Weitwinkel-Optiken.

Obwohl die Dunkle Materie unser Universum prägt, ist ihre Beschaffenheit ein Rätsel. Wir wissen weder, woraus sie besteht, noch, welche Eigenschaften die Dunkle-Materie-Teilchen haben. Bisher ist nicht einmal klar, ob diese Teilchen miteinander wechselwirken und welche Masse sie haben. Auch die Art ihrer Kopplung mit der Gravitation wirft Fragen auf. Die Fahndung mithilfe verschiedener Detektoren hat bisher nur gezeigt, was die Dunkle-Materie-Teilchen wahrscheinlich nicht sind.

Wechselwirkt die Dunkle Materie mit sich selbst?

Vorbereitung auf den Start des SuperBIT-Teleskops am 16. April 2023. Links das Teleskop, rechts der Heliumballon. © NASA/Bill Rodman

Jetzt kommt ein neuer Fahndungshelfer ins Spiel: das Ballon-Teleskop SuperBIT. Seine Aufgabe ist es, die Verteilung und das Verhalten von Dunkler Materie in Galaxienhaufen zu kartieren. „Es braucht die Schwerkraft einer ganzen Galaxie, um Dunkle Materie zu bewegen und SuperBIT wird dies in Galaxienhaufen beobachten, die gerade miteinander kollidieren“, erklärt Richard Massey von der Durham University. „Wenn die Dunkle Materie dabei komprimiert wird oder Teile davon weggeschleudert werden, kann uns dies mehr darüber verraten, woraus sie besteht.“

Möglich wird diese Beobachtung durch den Gravitationslinseneffekt: Die Schwerkraftwirkung der Dunklen Materie erzeugt charakteristische Verzerrungen im Licht ferner Hintergrundobjekte. Aus diesen können Astronomen die Masse und Lage der Dunklen Materie in den Galaxienhaufen ermitteln. Das Ballonteleskop kann diese Messungen im Strahlungsbereich vom Nahinfrarot bis ins UV-Licht durchführen und besitzt ein besonders weitwinkeliges Sichtfeld.

Astronomische „Steady-Cam“

Das am 16. April 2023 in Neuseeland gestartete SuperBIT-Teleskop fliegt an einem heliumgefüllten Stratosphärenballon in 33,5 Kilometer Höhe – und damit oberhalb von 99,5 Prozent der irdischen Lufthülle. Getragen von einem fußballfeldgroßen Heliumballon wird SuperBIT in den nächsten rund drei Monaten mehrfach um die Erde schweben. Nachts visiert es seine astronomischen Ziele an, tagsüber lädt es seine Akkus mithilfe von Solarsegeln auf.

Dank seiner Position in der Stratosphäre und hochauflösenden Optiken hat das Ballon-Teleskop trotz eines nur 50 Zentimeter großen Primärspiegels eine ähnlich hohe Auflösung wie das Hubble-Weltraumteleskop. Spezielle Stabilisatoren und adaptive Optiken sorgen dafür, dass das Teleskop seine Ziele bis auf weniger als 50 Milli-Bogensekunden mit hoher Stabilität anvisieren kann. Dies entspricht dem Versuch, ein Nadelöhr aus 2,5 Kilometer Entfernung zu sehen und den Faden darin eine Stunde lang ohne Berührung der Nadelöhr-Seiten in der Schwebe zu halten.

Erste Testaufnahmen übermittelt

Vor wenigen Tagen hat das SuperBIT-Teleskop erste Testaufnahmen übermittelt, darunter eine hochaufgelöste Aufnahme des Tarantelnebels – einer Sternenwiege in der Großen Magellanschen Wolke. Eine weitere Aufnahme des Ballon-Teleskops zeigt die Kollision zwischen den beiden Galaxien NGC 4038 und NGC 4039, die wegen ihrer Form auch „Antennengalaxien“ genannt werden. Nach diesen Tests kann nun der wissenschaftliche Betrieb von SuperBIT starten.

Quelle: NASA, Durham University

– Nadja Podbregar

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Können wir das größte Rätsel des Universums lösen und die unsichtbare Substanz, die als “dunkle Materie” bekannt ist, endlich verstehen? Physiker sind überzeugt, dass sie die meiste Materie im Universum ausmacht und nur durch ihre indirekten Auswirkungen auf Sterne und Galaxien erkannt werden kann. Eine kürzlich veröffentlichte Studie von Alfred Amruth von der Universität Hongkong und Kollegen in Nature Astronomy könnte uns diesem Verständnis einen Schritt näher bringen. Sie nutzten die Gravitationskrümmung des Lichts, um zu zeigen, dass dunkle Materie eher eine Welle als ein tatsächliches Teilchen sein könnte – die Dunkle Welle. In diesem Video werfen wir einen Blick auf die faszinierende Welt der dunklen Materie, die bisherigen Theorien und Erkenntnisse und finden heraus, was hinter der bahnbrechenden Studie von Alfred Amruth und seinen Kollegen steckt. Ist es endlich der Durchbruch, auf den wir gewartet haben, oder tappen wir immer noch im Dunkeln, hehe versteht Ihr?

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(mfe)

Source: Neuer Fahnder für die Dunkle Materie
https://www.youtube.com/watch?v=s4R7_MoAh6o

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