Ein Team von Forscher:innen der österreichischen Universität Wien und des Lawrence Berkeley National Laboratory im US-Bundesstaat Kalifornien hat das sogenannte Gammastrahlenleuchten im Zentrum der Milchstraße neu untersucht. Dabei nutzten die Wissenschaftler:innen Methoden der künstlichen Intelligenz, um die vorhandenen Datenaufzeichnungen einer völlig neuen Betrachtung zu unterziehen. Wie in einer im Fachmagazin Physical Review Letters veröffentlichten Studie detailliert beschrieben wird, rückt die Dunkle Materie damit wieder als sehr wahrscheinliche Ursache für das mysteriöse Leuchten in den Fokus der astrophysikalischen Untersuchungen.
Dieses als Galactic Center Excess bezeichnete Phänomen beschäftigt die Astrophysik nun schon seit mehr als einem Jahrzehnt. Es handelt sich dabei konkret um ein annähernd kugelförmiges Gammastrahlenleuchten, das sich über Tausende von Lichtjahren erstreckt und dessen physikalischer Ursprung bislang gänzlich ungeklärt ist. Bisherige Erklärungsmodelle favorisierten in der Regel eine große Population von besonders schnell rotierenden Neutronensternen, die in der Fachwelt als Millisekundenpulsare bekannt sind.
Maschinelles Lernen bezieht Photonenenergie ein
Frühere statistische Untersuchungen stützten primär diese Theorie der Pulsare, weil sie sogenannte räumliche Punktquellen in den Daten identifizierten. Diese Studien ließen jedoch einen entscheidenden physikalischen Aspekt völlig unberücksichtigt, nämlich die spezifische Energie jedes einzelnen nachgewiesenen Photons. Das Forschungsteam entwickelte daher ein neues Machine-Learning-Verfahren, das mit mehr als einer Million simulierter Himmelskarten trainiert wurde, um räumliche und spektrale Informationen zum ersten Mal gleichzeitig auszuwerten.
Die konsequente Einbeziehung dieser Energieinformationen verändert die Interpretation der teleskopischen Daten grundlegend, wie Space.com begleitend berichtet. Wenn tatsächlich Sterne oder Pulsare für das massereiche Gammaleuchten verantwortlich wären, müssten diese punktuellen Lichtquellen nach den neuen Berechnungen extrem lichtschwach sein. Die Universität Wien schreibt dazu in einer offiziellen Pressemitteilung, dass diese Sterne so schwach sein müssten, dass sie letztlich kaum noch von der diffusen Strahlung zu unterscheiden wären, die bei der vermuteten Auflösung von Dunkler Materie entstünde.
Riesige Menge an Pulsaren wäre erforderlich
Bei der Dunklen Materie handelt es sich bislang um ein physikalisches Konstrukt. Astrophysikalische Berechnungen gehen davon aus, dass diese postulierte, unsichtbare Form von Materie rund 85 Prozent der gesamten Materie im Universum ausmacht und prinzipiell nicht mit der uns bekannten, gewöhnlichen Materie interagiert. Wenn jedoch solche vermuteten Teilchen der Dunklen Materie im extrem dichten Zentrum einer Galaxie aufeinandertreffen, könnten sie sich der Theorie zufolge gegenseitig auslöschen und dabei massive Energie in Form von Gammastrahlen freisetzen. Die trainierten Algorithmen zeigten nun, dass für die alternative Pulsar-Hypothese mindestens 35.000 solcher Punktquellen im Zentrum der Milchstraße existieren müssten, um die gemessenen Werte zu erzeugen.
Empfohlene redaktionelle Inhalte
Hier findest du externe Inhalte von TargetVideo GmbH,
die unser redaktionelles Angebot auf t3n.de ergänzen.
Mit dem Klick auf „Inhalte anzeigen“ erklärst du dich einverstanden,
dass wir dir jetzt und in Zukunft Inhalte von TargetVideo GmbH auf unseren Seiten anzeigen dürfen.
Dabei können personenbezogene Daten an Plattformen von Drittanbietern übermittelt werden.
Inhalte anzeigen
Leider ist etwas schief gelaufen…
An dieser Stelle findest du normalerweise externe Inhalte von TargetVideo GmbH,
jedoch konnten wir deine Consent-Einstellungen nicht abrufen.
Lade die Seite neu oder passe deine Consent-Einstellungen manuell an.
Datenschutzeinstellungen verwalten
Das ist eine signifikant höhere Zahl als die wenigen hundert bis maximal tausend Quellen, die in einigen früheren wissenschaftlichen Arbeiten für realistisch gehalten wurden. Durch diese neue Erkenntnis entkräftet die aktuelle Studie eines der bisher stärksten Gegenargumente für die ohnehin populäre Theorie der sich selbst auslöschenden Dunklen Materie. Die saubere Interpretation der Signale bleibt in der Praxis jedoch eine gigantische Herausforderung, da das galaktische Zentrum ein extrem dichter und außergewöhnlich heller Bereich des Gammastrahlenhimmels ist, was Störsignale unvermeidlich macht.
Kein endgültiger Beweis, aber ein wichtiges Signal
„Die Ursprungsfrage des Galactic Center Excess gehört zu den langlebigsten Debatten der Astrophysik“, ordnet der Astrophysiker Florian List von der Universität Wien die Situation ein. Seine detaillierte Arbeit zeigt laut eigener Aussage zwar nicht zwingend, dass Dunkle Materie ganz allein für das empfangene Signal verantwortlich ist. Sie legt auf Basis der massiven Datenauswertung jedoch nahe, dass es zum jetzigen Zeitpunkt noch deutlich zu früh ist, diese faszinierende astrophysikalische Möglichkeit endgültig aus den Akten zu verbannen.
Empfehlungen der Redaktion
${content}
${custom_anzeige-badge}
${custom_tr-badge}
${section}
Auch wenn die vorgelegte Studie einen direkten wissenschaftlichen Nachweis für Dunkle Materie weiterhin schuldig bleibt, zwingt sie die astrophysikalische Gemeinschaft unweigerlich, alte Modelle neu zu überdenken. Zukünftige Auswertungen müssen nun zeigen, ob noch feinere Messmethoden oder noch viel größere Datensätze die extrem schwachen Pulsare vielleicht doch noch technologisch isolieren können. Bis solche Instrumente zur Verfügung stehen, bleibt die Hypothese der kollidierenden Dunklen Materie eine absolut plausible Erklärung für die Messwerte.
Bei aller technologischen Euphorie darf allerdings nicht ignoriert werden, dass die maschinellen Ergebnisse stark von den verwendeten Hintergrundmodellen der Simulationen abhängen. Eine systematische Veränderung der zugrundeliegenden Parameter zur Modellierung der Struktur unserer Milchstraße könnte die geforderte Anzahl der Pulsare theoretisch wieder deutlich reduzieren. Die Suche nach der wahren physikalischen Natur des galaktischen Gammaleuchtens erfordert also zwingend noch sehr viel technologische und nicht zuletzt auch klassische analytische Entwicklungsarbeit.
Top-Artikel
${content}
${custom_anzeige-badge}
${custom_tr-badge}
${section}