Dunkle Materie: Verborgene Kraft bremst Wachstum kosmischer Strukturen

Eine neue Studie, veröffentlicht am 2. August 2026 im Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP), zeigt, dass eine zusätzliche anziehende Kraft zwischen Dunkle-Materie-Teilchen entgegen den Erwartungen das Wachstum kosmischer Strukturen eher verlangsamt als beschleunigt. Die von Zachary Weiner vom Perimeter Institute for Theoretical Physics geleitete Forschung zeigt, dass eine solche Kraft zwar die Klumpung der Dunklen Materie effizienter macht, aber auch dazu führt, dass die Teilchen im Laufe der Zeit effektiv an Masse verlieren, was ihre Gravitationswirkung schwächt und die Strukturbildung unterdrückt.

Wissenschaftler erforschen die Idee einer verborgenen "dunklen Kraft", weil präzise kosmologische Beobachtungen manchmal vom Standardmodell abweichen. Messungen der kosmischen Expansion und des kosmischen Mikrowellenhintergrunds deuten auf Diskrepanzen hin: Einige Daten legen eine langsamere Expansion in der Vergangenheit nahe, andere zeigen, dass Materie stärker geklumpt ist als vorhergesagt. Diese kleinen, aber anhaltenden Anomalien motivieren die Suche nach zusätzlichen Wechselwirkungen im Dunkle-Materie-Sektor, die für gewöhnliche Materie nicht nachweisbar sind.

Laut Weiner ergibt sich das kontraintuitive Ergebnis aus zwei konkurrierenden Effekten. Die zusätzliche anziehende Kraft verstärkt zwar die Klumpung, verändert aber gleichzeitig das Verhalten der Dunklen Materie bei der Expansion des Universums, wodurch die Teilchenmassen effektiv reduziert werden. Dieser Massenverlust gleicht die stärkere Anziehung aus und führt in den meisten Modellen zu einer Netto-Unterdrückung des Strukturwachstums. Die Studie untersuchte eine Gruppe theoretischer Modelle, in denen Dunkle-Materie-Teilchen neben der Gravitation über eine langreichweitige Kraft wechselwirken, und nutzte theoretische Berechnungen sowie kosmologische Daten.

Die Ergebnisse haben Auswirkungen auf Theorien, die versuchen, aktuelle Messungen des Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) zu erklären, die einige Modelle durch ähnliche Dunkle-Materie-Wechselwirkungen adressieren. Die Forscher weisen darauf hin, dass jede Theorie mit einer verborgenen anziehenden Kraft den Mechanismus des effektiven Massenverlusts berücksichtigen muss. Zukünftige Observatorien und kosmische Durchmusterungen könnten präzisere Daten liefern, um diese Möglichkeiten zu testen.

Weiner betont die Notwendigkeit weiterer Tests und sagt: "Das Universum ist oft subtiler als unsere Intuition." Die Studie wurde von Sissa Medialab veröffentlicht.