Milchstraße zeigt Überschuss an Gammastrahlung durch Annihilation Dunkler Materie

Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen vermuten schon seit langem, dass die Annihilation, bei der sich Teilchen Dunkler Materie gegenseitig auslöschen, eine mögliche Quelle der beobachteten Gammastrahlung sein könnte. Allerdings stimmte die räumliche Verteilung dieser Strahlung bisher nicht mit der von Modellen vorhergesagten Anordnung der Dunklen Materie überein. Eine alternative Erklärung besagt, dass alte Millisekundenpulsare die Strahlen erzeugen könnten.

In der neuen Studie modellierten die Forschenden die Entstehung von Milchstraßen ähnlichen Galaxien unter Bedingungen, wie sie auch in der kosmischen Nachbarschaft herrschen. Dabei gelang es ihnen, simulierte Galaxien zu erzeugen, die unserem Milchstraßen-System sehr ähnlich sind. Ihre Ergebnisse zeigen, dass die Dunkle Materie nicht gleichmäßig vom galaktischen Zentrum nach außen abstrahlt, sondern in einer Struktur angeordnet ist, die der Verteilung der Sterne sehr ähnelt. Das wiederum deutet darauf hin, dass Dunkle Materie durchaus für den Überschuss an Gammastrahlen verantwortlich sein könnte.

“Als das Weltraumteleskop FERMI auf das Zentrum der Galaxie gerichtet wurde, waren die Ergebnisse verblüffend. Das Teleskop maß übermäßig viele Gammastrahlen, die energiereichste Art von Licht im Universum. Astronomen auf der ganzen Welt waren erstaunt, und es wurden zahlreiche miteinander konkurrierende Theorien aufgestellt, um den sogenannten „Gammastrahlenüberschuss” zu erklären, erklärt Noam Libeskind vom Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP). Nach langen Debatten kristallisierten sich zwei Ideen heraus: Entweder waren diese Gammastrahlen das Ergebnis von Millisekundenpulsaren (ultradichte Neutronensterne, die sich tausende Male pro Sekunde drehen) oder von Teilchen Dunkler Materie, die miteinander kollidierten und sich gegenseitig vernichteten. Beide Theorien haben ihre Schwächen. Neue Forschungsergebnisse des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP), in Zusammenarbeit mit der Hebräischen Universität Jerusalem und der Johns Hopkins University in den USA, werfen nun jedoch ein neues Licht auf dieses Rätsel. Die Studie bestätigt die Theorie, dass der Überschuss an Gammastrahlen tatsächlich auf die Vernichtung von Dunkler Materie zurückzuführen ist.

Es ist seit langem bekannt, dass die Milchstraße in einem sogenannten Halo aus Dunkler Materie lebt, einem kugelförmigen Bereich, der mit Dunkler Materie gefüllt ist. Inwieweit dieser Halo jedoch asphärisch oder ellipsoid ist, war bislang nicht klar. Moorits Muru, Hauptautor der Studie, erklärt: „Wir haben Simulationen der Milchstraße und ihres Halos aus Dunkler Materie analysiert und festgestellt, dass die Abflachung dieses Bereichs ausreicht, um den Überschuss an Gammastrahlen als Folge der Selbstvernichtung von Teilchen aus Dunkler Materie zu erklären. Diese Berechnungen zeigen, dass die Suche nach Dunklen Materie Teilchen (die sich selbst vernichten können) vorangetrieben werden sollte, um uns das Verständnis der mysteriösen Natur dieser Teilchen einen Schritt näher zu bringen.“