Die unsichtbare, wahrscheinlich nur über die Gravitation wechselwirkende Dunkle Materie macht mehr als 85 Prozent aller Materie im Universum aus. Dennoch wissen wir kaum etwas über sie, nicht einmal, aus welchen Teilchen sie besteht. Lange Zeit favorisierten Astrophysiker dafür massereiche, schwach interagierende Teilchen, sogenannte WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles).
Doch nachdem verschiedene Detektoren und Experimente keinerlei Hinweise auf solche schweren Dunkle-Materie-Teilchen finden konnten, gelten inzwischen leichte Teilchen wie Axionen als vielversprechendste Kandidaten. Diese zu den Bosonen gehörenden hypothetischen Teilchen sollen um mehrere Größenordnungen leichter sein als ein Elektron, keinen Spin besitzen und kaum mit anderen Teilchen wechselwirken. Einigen Theorien zufolge müssten sich solche leichten Skalarteilchen unter bestimmten Umständen wie koordinierte Wellen verhalten.
Schwarze Löcher können Dunkle Bosonen aufstauen
An diesem Punkt setzt nun die neue Nachweis-Idee von Soumen Roy von der Katholischen Universität Louvain und seinen Kollegen an. “Gravitations-Wechselwirkungen nahe Schwarzen Löchern können die Bildung dichter Skalar-Konfigurationen auslösen“, erklärt das Team. Die enorme Schwerkraft der Schwarzen Löcher müsste demnach bewirken, dass sich Dunkle-Materie-Teilchen in ihrer nahen Umgebung durch verschiedene Mechanismen wie die Superradianz und gegenseitige Wechselwirkungen zu hoher Dichte aufstauen.
„Solche superradianten Wolken könnten bis zu zehn Prozent der Masse des Schwarzen Loches erreichen und Dichten von mehr als einer Milliarde Gramm pro Kubikzentimeter – das sind 30 Größenordnungen mehr als im galaktischen Dunkle-Materie-Hintergrund“, schreiben die Astrophysiker. „Wenn wir diese Effekte detektieren würden, wäre dies ein ganz neuer Erforschungsansatz für grundlegende Physik und Dunkle Materie.“ Dann könnte man überprüfen, ob es die leichten Dunkle-Materie-Teilchen tatsächlich gibt.
