Die spannende Jagd nach der geheimnisvollen Dunklen Materie könnte bald ein Ende finden – und zwar durch eine nahegelegene Supernova, die jederzeit eintreten könnte! Ein Forschungsteam der University of California, Berkeley, hat herausgefunden, dass in den ersten zehn Sekunden einer solchen Sternenexplosion eine bedeutende Menge an Axionen erzeugt wird. Diese Teilchen gelten als die vielversprechendsten Kandidaten für die Rätsel um die Dunkle Materie.

Falls eine Supernova in der Milchstraße oder in einem ihrer Satellitengalaxien detoniert, könnte das Fermi Gamma-ray Space Telescope der NASA die entscheidenden Spuren in der Gammastrahlung nachweisen – jedoch nur, wenn es genau in die richtige Richtung blickt. Die Wahrscheinlichkeit, dass dies gleichzeitig geschieht, liegt bei etwa 1 zu 10. Das bedeutet, dass wir sowohl das glückliche Ereignis einer Supernova als auch die richtigen Beobachtungsbedingungen benötigen.

Die Forscher betonen, dass die Beobachtung einer Supernova, ähnlich der berühmten Supernova 1987A, mit modernen Gammastrahlenteleskopen genügen würde, um wichtige Theorien über die Natur der Dunklen Materie zu bestätigen oder zu widerlegen. Besonders interessant sind die Eigenschaften der Axionen, die bisher noch nicht im Labor untersucht werden konnten. Die Teammitglieder sind verständlicherweise aufgeregt und nervös, da die nächste Supernova jederzeit passieren könnte.

"Es ist ein großes Risiko, dass wir eine Supernova sehen, bevor wir die geeigneten Instrumente zur Verfügung haben", erklärt Physiker Benjamin Safdi, der das Projekt leitet. Eine solche Supernova könnte morgen möglich sein, und wenn wir nicht bereit sind, wäre das eine verpasste Chance, die nächsten 50 Jahre Umweltforschung entscheidend zu beeinflussen. Deshalb hat das Team Pläne für ein Netzwerk von Gammastrahlenteleskopen entwickelt, das ständig den Himmel überwacht. Diese Initiative wird unter dem Namen "GALactic AXion Instrument for Supernova" oder kurz GALAXIS geführt.

Die Frage, was Dunkle Materie wirklich ist, zählt zu den drängendsten Problemen der modernen Physik. Ihre Existenz wurde durch astronomische Beobachtungen nahegelegt, bei denen Bewegungen von Sternen gemessen wurden, die sich mit der normalen Materie und ihrer Gravitation nicht ausreichend erklären lassen. Schätzungen zufolge gibt es im Universum fünfmal mehr Dunkle Materie als normale Materie. Axionen werden auch am Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) erforscht. Die neueste Forschungsarbeit, die in den Physical Review Letters veröffentlicht wurde, zielt darauf ab, die Suche nach diesen faszinierenden Teilchen nicht ins Abseits zu drängen.

Die Studie beschreibt nicht nur, wie Axionen in den ersten Momenten nach dem Kollaps eines Sterns zu einem Neutronenstern entstehen könnten. Zudem hat das Team aus den fehlenden Nachweisen der Gammastrahlung bei der erdnächsten Supernova in den letzten Jahrhunderten wichtige Rückschlüsse auf die möglichen Massen der Axionen gezogen. Die Supernova 1987A in der Großen Magellanschen Wolke war hier ein entscheidendes Beispiel. Sollten zukünftige Supernovae mit dem Weltraumteleskop Fermi beobachtet werden können, könnten deutlich präzisere Werte ermittelt werden – denn wie Safdi erklärt: "Keine normale Materie kann ein solches Ereignis auslösen." Die astronomische Community ist erwartungsvoll und bereit, diesem Rätsel endlich auf die Spur zu kommen!