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 wechselwirkt und 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 möglicherweise sogar Schwarze Löcher hervorbringt.

Der neue Simulationscode schließt eine entscheidende Lücke in den bisherigen Modellierungsfähigkeiten. Laut Forschern war die genaue Simulation des Verhaltens von selbstwechselwirkender dunkler Materie, insbesondere des entscheidenden Mittelbereichs der Wechselwirkungsstärke, bisher eine große Herausforderung. Der neue Code ist schneller, präziser und zugänglicher konzipiert und kann sogar auf einem Standard-Laptop ausgeführt werden, wodurch dieser Forschungsbereich breiter zugänglich wird.

Dunkle Materie, eine unsichtbare Substanz, die einen erheblichen Teil der Masse des Universums ausmacht, ist seit fast einem Jahrhundert ein kosmologisches Rätsel. Während ihre Anwesenheit durch ihre gravitativen Auswirkungen auf sichtbare Materie erschlossen wird, bleibt ihre genaue Natur unbekannt. Dunkle-Materie-Halos, riesige Strukturen aus dunkler Materie, spielen vermutlich eine entscheidende Rolle bei der Entstehung und Entwicklung von Galaxien.

Die selbstwechselwirkende Natur dieser besonderen Art von dunkler Materie ist der Schlüssel zu den neuen Erkenntnissen. Im Gegensatz zu traditionellen Modellen kalter dunkler Materie, die davon ausgehen, dass dunkle Materieteilchen sehr schwach wechselwirken, geht selbstwechselwirkende dunkle Materie davon aus, dass diese Teilchen miteinander kollidieren können. Diese Kollisionen können Energie innerhalb des Halos umverteilen und potenziell zum Kollaps des Kerns führen.

"Das Verständnis der Dynamik von Dunkle-Materie-Halos ist entscheidend für das Verständnis, wie sich Galaxien bilden und entwickeln", sagte einer der Physiker am Perimeter Institute, der an der Forschung beteiligt war. "Diese neue Simulation ermöglicht es uns, die Auswirkungen von selbstwechselwirkender dunkler Materie in beispielloser Detailtiefe zu untersuchen."

Die Auswirkungen dieser Forschung gehen über die Astrophysik hinaus. Die Entwicklung fortschrittlicher Simulationstechniken unterstreicht die wachsende Rolle von künstlicher Intelligenz und Computermodellierung in der Grundlagenforschung der Physik. Die Möglichkeit, komplexe Simulationen auf leicht verfügbarer Hardware durchzuführen, demokratisiert den Zugang zu modernster Forschung und beschleunigt möglicherweise die wissenschaftliche Entdeckung.

Die Forscher planen, den neuen Simulationscode zu verwenden, um ein breiteres Spektrum von Szenarien zu untersuchen und die potenzielle Verbindung zwischen kollabierenden Dunkle-Materie-Halos und der Bildung von supermassereichen Schwarzen Löchern in den Zentren von Galaxien zu erforschen. Weitere Studien sind ebenfalls geplant, um die Simulationsergebnisse mit Beobachtungsdaten von Teleskopen zu vergleichen, was möglicherweise weitere Beweise für die Existenz und die Eigenschaften von selbstwechselwirkender dunkler Materie liefert.