Astronomen melden Gammastrahlungs-Halo-Signal: Möglicher Hinweis auf Dunkle-Materie-Annihilation

Forschende haben die Entdeckung einer ausgeprägten, haloartigen Gammastrahlungsstruktur rund um die Milchstraße bekannt gegeben. Dieser Befund deutet stark auf die Vernichtung von WIMPs hin, einer führenden Kandidatenklasse für Dunkle Materie. Die Analyse, die von Professor Tomonori Totani von der Universität Tokio geleitet wurde, stützte sich auf einen umfassenden 15-jährigen Datensatz, der zwischen 2008 und 2023 vom Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop der NASA gesammelt wurde.

Das beobachtete Signal weist einen deutlichen Energiepeak exakt bei 20 Gigaelektronenvolt (GeV) auf. Diese Signatur passt bemerkenswert gut zu theoretischen Vorhersagen für die Gammastrahlung, die durch die Annihilation von WIMPs entstehen würde. Es ist ein Detail, das die Wissenschaftler aufhorchen lässt.

Die Tragweite dieser potenziellen Beobachtung wird durch ihre gemessene Intensität und Position noch verstärkt. Die berichtete Gammastrahlungsanomalie im galaktischen Halo soll zehnmal stärker sein als die zuvor festgestellte Überschussstrahlung nahe dem Zentrum unserer Galaxie. Dunkle Materie, die schätzungsweise 84 Prozent der Materie im Universum ausmacht, entzieht sich der Detektion durch konventionelle Methoden, da ihre Teilchen nicht elektromagnetisch wechselwirken.

Infolgedessen stellt diese Gammastrahlensignatur möglicherweise die erste direkte Sichtbarmachung dieser schwer fassbaren Komponente dar. Professor Totani äußert die Vermutung, dass dies, sofern die Interpretation zutrifft, die erste menschliche „Sicht“ auf Dunkle Materie markiert. Dies würde die Existenz eines Elementarteilchens jenseits des etablierten Standardmodells der Teilchenphysik implizieren. Die abgeleitete Masse für diese WIMPs wird auf etwa das 500-fache der Protonenmasse geschätzt, was im Einklang mit theoretischen Erwartungen steht.

Die Fachwelt reagiert mit vorsichtiger Skepsis, was angesichts der inhärenten Schwierigkeit, solche Signale aus dem komplexen astrophysikalischen Hintergrundrauschen herauszufiltern, nur allzu verständlich ist. Professor Joe Silk von der Johns Hopkins University merkte an, dass die Emission möglicherweise aus einem unerklärten astrophysikalischen Prozess stammen könnte, eventuell in Verbindung mit den sogenannten „Fermi-Blasen“, die durch frühere Aktivitäten des zentralen Schwarzen Lochs der Galaxie entstanden sind.

Dr. Moorts Muru vom Leibniz-Institut für Astrophysik äußerte zwar qualifizierte Zustimmung, indem er darauf hinwies, dass bekannte stellare Objekte normalerweise nicht mit derart hohen Energien strahlen. Er betonte jedoch, dass der Fund noch keinen definitiven Beweis darstellt. Dieses neue Signal unterscheidet sich klar von der Gammastrahlungsanomalie, die bereits um 2009 nahe dem Galaktischen Zentrum erstmals bemerkt wurde und die bis heute eine ungelöste Besonderheit darstellt.

Die Forschungsergebnisse, die im Journal of Cosmology and Astroparticle Physics veröffentlicht wurden, umfassten die akribische Modellierung und Subtraktion bekannter Quellen, einschließlich kosmischer Strahlung und Wechselwirkungen mit interstellarem Gas, um die verbleibende Halo-Komponente zu isolieren. Die Notwendigkeit einer unabhängigen Überprüfung ist von größter Bedeutung. Forscher werden sich nun darauf konzentrieren, dieselbe 20-GeV-Signatur in anderen Gebieten mit hoher Dunkler-Materie-Dichte nachzuweisen, beispielsweise in den Zwerggalaxien der Milchstraße, die sauberere Hintergründe für den Test der WIMP-Annihilationshypothese bieten.

Zukünftige Beobachtungsmöglichkeiten, insbesondere das Cherenkov Telescope Array (CTA), werden voraussichtlich entscheidend für eine Bestätigung sein. Das CTA soll eine beispiellose Energieauflösung und Empfindlichkeit im Bereich der Hochenergie-Gammastrahlung liefern und damit die Nachweisgrenzen für Dunkle Materie im Multi-TeV-Bereich potenziell um eine Größenordnung verbessern.