Dunkle Materie


Definition | Hintergrund


Basiswissen


Die Geschwindigkeit, mit der sich manche Sterne um das Zentrum ihrer Galaxie bewegen ist zu niedrig für die bekannten Formeln. Das lässt zwei Möglichkeiten zu: a) die bisherigen Formeln gelten dort nicht oder b) es gibt im Weltall für uns noch unerkannte Materie. Der zweite Fall ist hier besprochen.

Wie kommt man auf die Idee Dunkler Materie?


◦ Man kann genau berechnen, wie stark sich zwei Massen gegenseitig anziehen.
◦ Das entsprechende Naturgesetz dazu heißt Graviationsgesetz.
◦ Mit ihm kann man die Bewegung von Sternen in einer Galaxie berechnen.
◦ Tatsächlich aber weicht die Bewegung mancher Sterne erheblich davon ab.
◦ Man diskuiert zurzeit (2020) zwei Möglichkeiten:
◦ a) Es gibt unsichbare, sprich dunkle, Materie.
◦ b) Das Gravitationsgesetz muss verändert werden
◦ Siehe auch => Gravitationsgesetz

Warum heißt die Materie dunkel?


◦ Materie ist alles, was man in Kilogramm wiegen kann.
◦ Holz, Eisen, Luft, Wasser: das alles besteht aus Materie.
◦ In einem dunklen Raum ist auch Holz dunkel.
◦ Man würde es aber nicht "dunkle Materie" nennen.
◦ Denn theoretisch könnte man es hell machen.
◦ Man könnte es zum Beispiel anleuchten.
◦ Und dann würde man es sehen.
◦ Auch Planeten an sich leuchten ja nicht.
◦ Auch sie werden nur hell, wenn man sie anleuchtet.
◦ Die dunkle astronomische Materie hat man aber noch nirgends gesehen.
◦ Man sieht sie zum Beispiel nicht in der Nähe von hellen Sonnen.
◦ Normale Materie kann man aber oft sehen, wenn sie angeleuchtet wird.
◦ Die Dunkle Materie bleibt aber auch beim Anleuchten unsichtbar.

Wie viel dunkle Materie gibt es?


◦ Astronomen haben das Gewicht unserer Milchstraße abgeschätzt.
◦ 85 % der Milchstraße bestehen dann vielleicht aus dunkler Materie.
◦ Es muss als sehr viel davon geben.

Was ist die Milchstraße?


◦ Die Sterne im Weltraum sind nicht gleichmäßig verteilt.
◦ Sie treten in sogenannten Galaxien auf.
◦ Galaxien sind Haufen oder Scheiben aus sehr vielen Sternen.
◦ Auch wir mit unserer Sonne sind Teil so einer Galaxie.
◦ Unsere Heimatgalaxie heißt Milchstraße.
◦ Man schätzt, dass es in ihr etwa 100 bis 300 Milliarden Sterne gibt.
◦ Die Sterne bewegen sich alle in etwa auf Kreisbahnen um die Mitte der Milchstraße.

Was hat sie mit Dunkler Materie zu tun?


◦ Nichts bewegt sich von alleine auf einer Kreisbahn.
◦ Von alleine würde sich ein Körper immer geradeaus bewegen.
◦ Er würde dabei auch niemals schneller oder langsamer.
◦ (Das nennt man das Erste Newtonsche Axiom.)
◦ Wenn sich etwas nicht geradeaus bewegt, muss eine Kraft geben, die es ablenkt.
◦ Bei den Sternen der Milchstraße ist es die Anziehungskraft der anderen Sterne.
◦ Aber wenn man die Anziehungskraft aller Sterne zusammenrechnet,
◦ kommt nicht genug Anziehungskraft für die wirklich Bewegung der Sterne heraus.
◦ Vor allem die Sterne am Rand sind viel schneller als errechnet.
◦ Ihre Bewegung verletzt die drei Keplerschen Gesetze.
◦ Es muss irgendwoher noch (sehr viel) mehr Anziehungskraft kommen.
◦ (Oder die Newtonschen und Keplerschen Gesetze gelten dort nicht.)
◦ Die unbekannte Quelle dieser Anziehungskraft nennt man Dunkle Materie.

Wer hat die Dunkle Materie entdeckt?


◦ Zum ersten Mal vermutet hat es der Niederländer Jan Hendrik Oort im Jahr 1932.
◦ Genauere Berechnungen der Astronomin Vera Rubin um 1960 bestätigten die Vermutung.