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Kosmologie : Die rätselhafte Schattenwelt des Kosmos

Eine mögliche Quelle könnten Teilchen der dunklen Materie des Halos der Milchstraße sein. Wenn sich diese Partikeln gegenseitig vernichten, könnten - theoretischen Überlegungen zufolge - Gammastrahlen, Antiprotonen, aber auch große Mengen an energiereichen Positronen entstehen. Auch Pulsare kommen in Betracht, da in ihrer Magnethülle Positronen in großer Zahl erzeugt werden. Weil aber keiner der beiden Vorschläge derzeit die Daten zufriedenstellend beschreiben kann, wollen sich die Forscher auf kein Szenario festlegen und überlassen die Spekulation über die Ursachen des Positronen-Überschusses lieber anderen Forschern. Sicher ist man sich zumindest, was die Qualität und Glaubwürdigkeit der Daten betrifft. Als Argumente nennen die Wissenschaftler die gute Statistik - in 500 Tagen Messzeit wurden fast 10 000 Ereignisse von Positronen registriert - und das ausgeklügelte Filtersystem, das alle Störsignale aussortiert. Das ist eine große Überlegenheit gegenüber früheren Ballonexperimenten, die zwar eine ähnliche Anomalie in der Höhenstrahlung beobachtet hatten. Die Daten waren wegen der großen Unsicherheiten fraglich.

Pamela wird noch bis Ende 2009 Daten sammeln. Ob der Positronenüberschuss tatsächlich von Reaktionen der dunklen Materie stammt, wird es wohl aber nicht beantworten können. Dazu müsste das Spektrometer extrem energiereiche Positronen nachweisen können. Dafür ist es aber nicht ausgelegt. Die Hoffnungen richten sich deshalb auf das Antimaterie-Spektrometer (AMS), das im Jahr 2010 zur Internationalen Raumstation gebracht werden soll und einen großen Energiebereich abdecken kann.

Gammastrahlung als Indiz

Ein anderes Projekt könnte indes noch vorher Erfolg haben. Seit Juni dieses Jahres scannt das satellitengestützte Fermi-Teleskop der Nasa - das vormals den Namen Glast trug - den Himmel nach kosmischer Gammastrahlung ab, die von Schwarzen Löchern oder Neutronensternen, aber möglicherweise auch von Teilchen der dunklen Materie erzeugt wird. Um die Suche nach dunkler Materie zu erleichtern, haben Forscher des internationalen Virgo-Konsortiums, zu dem auch Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Astrophysik in Garching bei München gehören, berechnet, wie die dunkle Materie in unserer Galaxie verteilt ist und wo sich die von ihr ausgesandte Strahlung am leichtesten aufspüren ließe.

Während man bisher glaubte, dass von den Begleitern der Milchstraße wie den Magellanschen Wolken und der Sagittarius-Galaxie vergleichsweise starke Gammastrahlung zu erwarten ist, da sie besonders große Klumpen dichter dunkler Materie beherbergen sollen, kommen die Forscher um Volker Springel zu einem anderen Ergebnis. Wie sie in der Zeitschrift „Nature“ (Bd. 456, S. 73) berichten, sind noch stärkere Signale aus dem Inneren der Milchstraße zu erwarten, wo die dunkle Materie des Halo gleichmäßig verteilt ist. Die Gammastrahlung von dort sollte an einem charakteristischen Muster gut zu erkennen sein. Das Instrument sollte in einem Bereich von zehn bis 30 Grad vom Zentrum der Milchstraße entfernt suchen. Aus dem Zentrum kämen Gammastrahlen anderer Quellen wie Supernovae und Gaswolken. Vielleicht stößt Fermi so auch auf kleinere Klumpen dunkler Materie.

Trotz aller Anstrengungen dürfte es noch lange dauern, bis die ersten gesicherten Hinweise vorliegen. Nicht zuletzt deshalb sind alle Hoffnungen auf den neuen Teilchenbeschleuniger des europäischen Forschungszentrums Cern bei Genf gerichtet, der im Juni der im Juni kommenden Jahres wieder starten soll. Wenn Protonen in dem „Large Hadron Collider“ mit großer Wucht kollidieren, könnten auch neue Teilchen entstehen, die man der dunklen Materie zurechnet.

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