Astronomen gehen auf die Jagd nach mysteriösen Q-Balls

Unser Universum kann große, makroskopische Klumpen dunkler Materie aufweisen, die als Q-Bälle bekannt sind. Diese Q-Bälle wären absolut unsichtbar, aber sie können ihre Anwesenheit durch winzige Vergrößerungen des Sternenlichts offenbaren.

Wir verstehen derzeit die Natur der Dunklen Materie nicht. Aber wir wissen, dass es ihn gibt. Mehrere unabhängige Beweislinien weisen alle darauf hin, dass die überwiegende Mehrheit der Materie im Universum nicht mit Licht oder normaler Materie interagiert. Es ist in jeder Hinsicht unsichtbar. Aber wir können den Beweis für dunkle Materie überall sehen, wo wir hinsehen, durch ihren Gravitationseinfluss auf normale Materie. Beispielsweise rotieren Galaxien viel zu schnell angesichts der Menge an sichtbarer Materie in ihrem Inneren. Galaxienhaufen haben Gas, das viel zu heiß ist, um von normaler Materie erklärt zu werden. Selbst die Entwicklung der großräumigen Struktur des Universums verlief zu schnell für die Menge an Materie, die wir sehen können.

Bis wir ein besseres Verständnis der Dunklen Materie und ihrer Natur haben, müssen wir daran arbeiten, Ideen darüber zu entwickeln, was sie sein könnte. Die meisten Theorien über dunkle Materie gehen davon aus, dass es sich um eine exotische Art von Fermion handelt. Fermionen sind die Art von Materie, die die Bausteine ​​​​der Natur sind, wie Elektronen und Protonen. Aber andere Theorien über dunkle Materie sind etwas exotischer und argumentieren, dass es sich um eine Form von Boson handeln könnte. Bosonen werden typischerweise mit den Kraftträgern der Natur in Verbindung gebracht, wie das Photon, das die elektromagnetische Kraft trägt, und das Gluon, das die starke Kernkraft trägt.

Aber dunkle Materie könnte eine völlig neue Art von Boson sein. Wenn ja, könnte es einige überraschend seltsame Eigenschaften haben. Beispielsweise ist diese exotische Form der Dunklen Materie in einer Galaxie möglicherweise nicht ganz glatt. Stattdessen kann es stabile Klumpen von der Größe von Sternen bilden. Diese als Q-Bälle bekannten Klumpen blieben stabil, aber unsichtbar und drifteten durch jede Galaxie.

In einem kürzlich veröffentlichten Artikel über die arXiv Preprint-Server hat ein Team von Astrophysikern eine Methode zur Suche nach Q-Balls vorgeschlagen. Da sie kein Licht emittieren oder absorbieren, können wir mit den normalen astronomischen Techniken nicht nach ihnen suchen. Aber Q-Bälle hätten immer noch viel Materie, komprimiert auf ein relativ kleines Volumen. Dies kann den Weg des Lichts genauso biegen wie jedes andere massive Objekt im Universum.

Wenn ein Q-Ball zufällig durch unsere Sichtlinie zu einem entfernten Stern fliegen würde, würde das Licht, während wir diesen Stern beobachteten, vorübergehend gebogen und in einem Effekt namens Mikrolinsen vergrößert. Der Effekt wäre unglaublich gering, aber im Prinzip messbar.

Tatsächlich hat das Team hinter dem Papier bestehende Mikrolinsen-Umfragen durchgeführt, um zu sehen, ob sie die Existenz von Q-Balls ausschließen können. Sie fanden heraus, dass Q-Balls, wenn sie existieren, nur bis zu ein paar Prozent der gesamten dunklen Materie im Universum ausmachen können.

Die Ergebnisse sind auf die eine oder andere Weise nicht schlüssig, aber sie bedeuten einen weiteren Schritt zum Verständnis der Natur der Dunklen Materie.