Physiker am Perimeter Institute haben eine neuartige Simulationsmethode entwickelt, um selbstwechselwirkende dunkle Materie zu untersuchen, eine Art dunkler Materie, die mit sich selbst kollidiert, aber nicht mit gewöhnlicher Materie, was potenziell dramatische Kollapse 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 begegnet einer bedeutenden Herausforderung in der kosmologischen Modellierung: die akkurate Darstellung des Verhaltens von selbstwechselwirkender dunkler Materie. Bisher war die Simulation dieses "entscheidenden Mittelwegs" des Verhaltens rechnerisch unerschwinglich. Der neue Code ist auf Geschwindigkeit und Präzision ausgelegt und laut Forschern zugänglich genug, um auf einem Standard-Laptop zu laufen.

Dunkle Materie, eine unsichtbare Substanz, die einen bedeutenden Teil der Masse des Universums ausmacht, ist seit fast einem Jahrhundert Gegenstand intensiver wissenschaftlicher Forschung. Ihre Existenz wird aus ihren gravitativen Auswirkungen auf sichtbare Materie abgeleitet, die Galaxien und die großräumige Struktur des Kosmos formt. Während ihre Anwesenheit gut etabliert ist, bleibt die genaue Natur der dunklen Materie ein Rätsel.

Das Modell der selbstwechselwirkenden dunklen Materie schlägt vor, dass dunkle Materieteilchen miteinander kollidieren können, anders als das häufiger untersuchte Modell der "kalten dunklen Materie", das davon ausgeht, dass dunkle Materieteilchen schwach oder gar nicht interagieren. Diese Kollisionen können Energie innerhalb von Dunkle-Materie-Halos umverteilen, den riesigen, diffusen Strukturen, die Galaxien umgeben.

Laut den Forschern könnte der Kollaps von Dunkle-Materie-Halos, der durch Selbstwechselwirkungen angetrieben wird, tiefgreifende Auswirkungen auf die Galaxienentstehung haben. Die Erwärmung und Verdichtung von Halo-Kernen könnte die Verteilung von Sternen innerhalb von Galaxien beeinflussen und potenziell zur Bildung von supermassereichen Schwarzen Löchern in ihren Zentren führen.

Die Entwicklung dieses neuen Simulationstools stellt einen bedeutenden Fortschritt im Verständnis der komplexen Dynamik der dunklen Materie dar. Indem sie eine genauere und effizientere Möglichkeit zur Modellierung von selbstwechselwirkender dunkler Materie bietet, hoffen die Forscher, Licht auf die grundlegenden Eigenschaften dieser schwer fassbaren Substanz und ihre Rolle bei der Gestaltung des Universums zu werfen. Das Team plant, den Code zu verwenden, um ein breiteres Spektrum von Selbstinteraktionsszenarien zu untersuchen und die Simulationsergebnisse mit Beobachtungsdaten von Teleskopen und anderen astronomischen Instrumenten zu vergleichen. Dieser Vergleich wird dazu beitragen, das Modell zu verfeinern und möglicherweise die spezifische Art von selbstwechselwirkender dunkler Materie zu identifizieren, die am besten zur beobachteten Struktur des Universums passt.