Ein internationales Forscherteam unter Leitung des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam hat durch Beobachtungen von Zwerggalaxien neue Beweise für die Existenz Dunkler Materie geliefert. Diese Studie analysiert Sternbewegungsdaten von zwölf der kleinsten und dunkelsten Galaxien im Universum und stellt die Theorie der modifizierten Newtonschen Dynamik in Frage.

Das Forschungsteam nutzte den britischen Supercomputer DiRAC für Simulationen und verglich die Beobachtungsdaten mit Vorhersagen aus Dunkle-Materie-Modellen und der modifizierten Newtonschen Dynamik. Die Ergebnisse zeigten, dass die Gravitationsfelder in Zwerggalaxien nicht allein durch sichtbare Materie erklärt werden können. „Sowohl die Beobachtungen als auch unsere EDGE-Simulationen zeigen, dass ihre Gravitationsfelder nicht allein durch sichtbare Materie bestimmt werden können“, sagte Mariana Giulio, Erstautorin der Studie und Doktorandin am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam. „Dies widerspricht der modifizierten Gravitationstheorie.“

Diese Studie stellt die lange gehegte Annahme einer „Radialbeschleunigungsbeziehung“ in Frage. Sie zeigt, dass in den kleinsten Zwerggalaxien die einfache Beziehung zwischen der Menge sichtbarer Materie und der Stärke der Schwerkraft zu bröckeln beginnt. Co-Autor der Studie, Dr. Marcel Pałowski, bemerkte: „Unsere Ergebnisse bestätigen frühere Vermutungen, dass die Bewegungen von Zwerggalaxien nicht den Erwartungen für massereichere Galaxien entsprechen. Sie sind nicht mit der extrapolierten Radialbeschleunigungsbeziehung vereinbar und weisen stattdessen stärkere Beschleunigungen auf.“

Professor Justin Reid von der Universität Surrey fügte hinzu: „Neue Daten und Modellierungstechniken ermöglichen es uns, Gravitationsfelder auf kleineren Skalen als je zuvor abzubilden. Dieses Ergebnis könnte dadurch erklärt werden, dass diese Galaxien von einem unsichtbaren Halo aus Dunkler Materie umgeben sind.“ Diese Beobachtungen eröffnen der Dunkle-Materie-Forschung eine neue Richtung. Obwohl die genaue Zusammensetzung der Dunklen Materie noch nicht geklärt ist, schränken sie den Spielraum für andere theoretische Erklärungen deutlich ein.

Die Forschungsergebnisse wurden von der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics angenommen und auf der Preprint-Plattform arXiv veröffentlicht. Zukünftige Beobachtungen schwächerer Galaxien werden die Erforschung der Natur der Dunklen Materie weiter vorantreiben.

Weitere Informationen: Mariana P. Júlio et al., Radial acceleration relation at the edge of galaxy formation: Testing its universality in low-mass dwarf galaxies, arXiv (2025). Zeitschrifteninformationen: Astronomy & Astrophysics, arXiv