Dunkle Materie gehört zu den größten Rätseln der modernen Physik. Obwohl sie nicht direkt sichtbar ist, sind Wissenschaftler überzeugt, dass sie existiert. Der Grund dafür liegt in zahlreichen Beobachtungen im Weltall, die sich ohne Dunkle Materie nicht erklären lassen.

Der wichtigste Hinweis kommt aus der Bewegung von Galaxien. Sterne am Rand von Galaxien bewegen sich viel schneller, als es durch die sichtbare Masse erklärbar wäre. Nach den bekannten Gesetzen der Gravitation müssten sie eigentlich langsamer kreisen oder sogar aus der Galaxie herausgeschleudert werden. Da dies nicht geschieht, muss zusätzliche, unsichtbare Masse vorhanden sein, die durch ihre Gravitation wirkt. Diese unsichtbare Komponente nennt man Dunkle Materie.

Auch bei Galaxienhaufen zeigt sich dieser Effekt. Die Gravitationskraft, die nötig ist, um solche Haufen zusammenzuhalten, ist deutlich größer als das, was man aus der sichtbaren Materie berechnen kann. Zusätzlich liefert die sogenannte Gravitationslinsenwirkung wichtige Hinweise. Licht von weit entfernten Objekten wird durch die Gravitation massereicher Strukturen abgelenkt. Die gemessene Ablenkung ist stärker, als es die sichtbare Materie allein erlauben würde.

Nach heutigen Schätzungen macht Dunkle Materie etwa ein Viertel der gesamten Energie- und Materiedichte des Universums aus. Normale, sichtbare Materie – also Sterne, Planeten, Gas und Staub – stellt nur einen kleinen Teil dar. Dunkle Materie sendet kein Licht aus, reflektiert keines und absorbiert es nicht messbar. Sie verrät sich ausschließlich durch ihre gravitative Wirkung.

Was Dunkle Materie genau ist, weiß man jedoch noch nicht. Sie besteht höchstwahrscheinlich nicht aus gewöhnlichen Atomen. Viele Forscher vermuten bislang unbekannte Elementarteilchen, die nur sehr schwach mit normaler Materie wechselwirken. Weltweit laufen Experimente, um solche Teilchen direkt nachzuweisen, etwa mit empfindlichen Detektoren tief unter der Erde, die vor störender Strahlung geschützt sind.

Es gibt auch alternative Erklärungsansätze. Einige Physiker prüfen, ob die bekannten Gravitationsgesetze auf großen Skalen möglicherweise angepasst werden müssen. Bisher konnten diese Theorien jedoch nicht alle Beobachtungen so überzeugend erklären wie das Modell mit Dunkler Materie.

Zusammengefasst wissen wir heute mit hoher Sicherheit, dass es eine unsichtbare Massekomponente im Universum geben muss. Wir kennen ihre gravitative Wirkung und ihre ungefähre Menge. Doch ihre genaue Natur bleibt unbekannt. Die Erforschung der Dunklen Materie ist daher eines der spannendsten und aktivsten Gebiete der modernen Astrophysik.