Physiker am Perimeter Institute haben eine neuartige Simulationsmethode entwickelt, um selbstwechselwirkende dunkle Materie zu untersuchen, eine Art dunkler Materie, die mit sich selbst, aber nicht mit gewöhnlicher Materie kollidiert und potenziell dramatische Zusammenbrüche innerhalb von Dunkle-Materie-Halos auslösen kann. Diese Forschung, die am 19. Januar 2026 vorgestellt wurde, bietet neue Einblicke, wie diese Kollisionen die Kerne von Dunkle-Materie-Halos aufheizen und verdichten könnten, was die Galaxienentstehung beeinflusst und potenziell Schwarze Löcher hervorbringt.

Der neue Simulationscode schließt eine entscheidende Lücke in der kosmologischen Modellierung. Bisher war die genaue Simulation des Verhaltens von selbstwechselwirkender dunkler Materie im entscheidenden Mittelbereich zwischen schwachen und starken Wechselwirkungen rechnerisch unerschwinglich. Der verbesserte Code ist schneller, präziser und zugänglicher und kann laut Forschern des Perimeter Institute sogar auf einem Standard-Laptop ausgeführt werden.

Dunkle Materie, eine unsichtbare Substanz, die etwa 85 % der Masse des Universums ausmacht, ist seit fast einem Jahrhundert Gegenstand intensiver wissenschaftlicher Forschung. Ihr gravitative Einfluss ist entscheidend für die Formung von Galaxien und der großräumigen Struktur des Kosmos, doch ihre grundlegende Natur bleibt ein Rätsel. Selbstwechselwirkende dunkle Materie ist eine vorgeschlagene Erklärung, die besagt, dass dunkle Materieteilchen durch andere Kräfte als die Schwerkraft miteinander interagieren können.

Die Auswirkungen dieser Forschung erstrecken sich auf unser Verständnis der Galaxienentstehung und -entwicklung. Wenn dunkle Materieteilchen kollidieren und Energie austauschen können, könnte dies die Dichteprofile von Dunkle-Materie-Halos verändern, dem unsichtbaren Gerüst, um das sich Galaxien bilden. Diese Veränderungen könnten sich wiederum auf die Verteilung von Sternen und Gas in Galaxien auswirken.

"Das Verständnis der Dynamik von Dunkle-Materie-Halos ist entscheidend für das Verständnis, wie sich Galaxien bilden und entwickeln", sagte einer der an der Forschung beteiligten Physiker des Perimeter Institute. "Diese neue Simulation ermöglicht es uns, ein breiteres Spektrum an Möglichkeiten zu erforschen und verschiedene Modelle dunkler Materie zu testen."

Die Möglichkeit, diese Wechselwirkungen genauer zu modellieren, hat auch Auswirkungen auf die Suche nach dunkler Materie selbst. Durch den Vergleich der Vorhersagen dieser Simulationen mit Beobachtungen von Galaxien und Galaxienhaufen können Wissenschaftler potenziell die Eigenschaften von dunklen Materieteilchen einschränken und die Suche nach ihrem direkten Nachweis eingrenzen.

Die Entwicklung dieses neuen Simulationscodes stellt einen bedeutenden Fortschritt auf dem Gebiet der Dunkle-Materie-Forschung dar. Er bietet ein leistungsstarkes Werkzeug zur Erforschung der komplexen Dynamik von selbstwechselwirkender dunkler Materie und ihrer Auswirkungen auf das Universum. Zukünftige Forschung wird sich auf die Verfeinerung der Simulation und den Vergleich ihrer Vorhersagen mit Beobachtungsdaten konzentrieren, um die Hypothese der selbstwechselwirkenden dunklen Materie weiter zu testen. Die Forscher planen, den Code öffentlich zugänglich zu machen, um die Zusammenarbeit zu fördern und den Fortschritt auf diesem Gebiet zu beschleunigen.