Welche Rolle spielte dunkle Materie im frühen Universum? Da es den größten Teil der Materie ausmacht, muss es eine gewisse Wirkung haben. Anstatt mit Wasserstofffusion zu brennen, wurden diese „dunklen Sterne“ durch die Vernichtung der dunklen Materie erhitzt.
Und diese dunklen Sterne könnten immer noch da draußen sein.
Nur wenige hunderttausend Jahre nach dem Urknall kühlte sich das Universum so weit ab, dass die erste Materie aus einer überhitzten Wolke ionisierten Gases verschmelzen konnte. Die Schwerkraft ergriff und diese frühe Materie kam zusammen, um die ersten Sterne zu bilden. Aber das waren keine Sterne, wie wir sie heute kennen. Sie enthielten fast ausschließlich Wasserstoff und Helium, wuchsen zu gewaltigen Massen und detonierten dann als Supernovae. Jede nachfolgende Generation von Supernovae besiedelte das Universum mit schwereren Elementen, die durch die Kernfusion dieser frühen Sterne entstanden sind.
Dunkle Materie dominierte auch das frühe Universum, schwebte in großen Lichthöfen um normale Materie und konzentrierte sie zusammen mit ihrer Schwerkraft. Als sich die ersten Sterne in diesen Lichthöfen der dunklen Materie versammelten, half ihnen ein als molekulare Wasserstoffkühlung bekannter Prozess, in Sterne zu zerfallen.
Oder das glauben Astronomen gewöhnlich.
Ein Forscherteam aus den USA glaubt jedoch, dass dunkle Materie nicht nur durch ihre Schwerkraft interagiert, sondern genau dort mitten im Geschehen war. Ihre Forschung wird in der Arbeit „Dunkle Materie und die ersten Sterne: eine neue Phase der Sternentwicklung“ veröffentlicht. Zusammengedrückte Partikel dunkler Materie begannen sich zu vernichten, erzeugten massive Wärmemengen und überwältigten diesen molekularen Wasserstoffkühlungsmechanismus. Die Wasserstofffusion wurde gestoppt und eine neue Sternphase - ein „dunkler Stern“ - begann. Massive Wasserstoff- und Heliumkugeln, die durch Vernichtung der Dunklen Materie anstelle von Kernfusion angetrieben werden.
Wenn diese dunklen Sterne stabil genug sind, ist es möglich, dass sie heute noch existieren. Das würde bedeuten, dass eine frühe Population von Sternen niemals das Stadium der Hauptsequenz erreicht hat und immer noch in diesem abgebrochenen Prozess lebt, der durch die Vernichtung der dunklen Materie gestützt wird. Da die dunkle Materie bei der Reaktion verbraucht wird, könnte zusätzliche dunkle Materie aus den umgebenden Regionen einströmen, um den Kern erwärmt zu halten, und die Wasserstofffusion könnte möglicherweise niemals die Chance erhalten, diese zu übernehmen.
Dunkle Sterne sind jedoch möglicherweise nicht so langlebig. Die Verschmelzung von regulärer Materie könnte schließlich die Vernichtungsreaktion der dunklen Materie überwältigen. Die Entwicklung zu einem regulären Stern würde nicht gestoppt, sondern nur verzögert.
Wie könnten Astronomen nach diesen dunklen Sternen suchen?
Sie wären sehr groß und hätten einen Kernradius von mehr als 1 AE (Abstand von der Erde zur Sonne), sodass sie Kandidaten für Gravitationslinsenexperimente sein könnten. Diese Beobachtungen nutzen die Schwerkraft benachbarter Galaxien als künstliches Teleskop, um das Licht eines weiter entfernten Objekts zu fokussieren. Dies ist die beste Technik, mit der Astronomen die entferntesten Objekte finden müssen.
Sie könnten auch durch die Vernichtungsprodukte der Dunklen Materie nachweisbar sein. Wenn die Natur der dunklen Materie mit der Theorie der schwach wechselwirkenden massiven Teilchen übereinstimmt, würde ihre Vernichtung sehr spezifische Strahlung und Teilchen in großen Mengen abgeben. Astronomen könnten nach Gammastrahlen, Neutrinos und Antimaterie suchen.
Eine dritte Möglichkeit, sie zu erkennen, wäre die Suche nach einer Verzögerung beim Übergang zur Hauptsequenzstufe für die frühen Sterne. Die dunklen Sterne hätten diese Phase für Millionen von Jahren unterbrechen können, was zu einer ungewöhnlichen Lücke in der Sternentwicklung geführt hätte.
Vielleicht geben diese dunklen Sterne den Astronomen die Beweise, die sie brauchen, um endlich zu wissen, was dunkle Materie wirklich ist.
Ursprüngliche Quelle: Dunkle Materie und die ersten Sterne: eine neue Phase der Sternentwicklung
