Physiker am Perimeter Institute haben eine neuartige Simulationsmethode entwickelt, um selbstwechselwirkende Dunkle Materie zu untersuchen, eine Art Dunkle Materie, die mit sich selbst, aber nicht mit gewöhnlicher Materie wechselwirkt und potenziell dramatische Kollapse innerhalb von Dunkle-Materie-Halos auslösen kann. Die neuen Simulationen, die am 19. Januar 2026 vorgestellt wurden, bieten Einblicke, wie diese Kollisionen die Kerne von Dunkle-Materie-Halos aufheizen und verdichten könnten, was die Galaxienentstehung beeinflusst und möglicherweise Schwarze Löcher hervorbringt.

Seit fast einem Jahrhundert entzieht sich die Natur der Dunklen Materie den Wissenschaftlern, trotz ihrer entscheidenden Rolle bei der Gestaltung des Universums durch gravitative Einflüsse. Die neue Simulation schließt eine kritische Lücke im Verständnis des Verhaltens von selbstwechselwirkender Dunkler Materie, die bisher nur schwer genau zu modellieren war. Der neue Code ist auf Geschwindigkeit und Präzision ausgelegt und laut Forschern des Perimeter Institute zugänglich genug, um auf einem Standard-Laptop zu laufen.

Dunkle-Materie-Halos sind riesige, unsichtbare Strukturen, die Galaxien umgeben und als Gerüst für ihre Entstehung dienen. Die Selbstwechselwirkung von Dunkle-Materie-Teilchen innerhalb dieser Halos kann zu einem "Kernkollaps" führen, bei dem die zentrale Region des Halos dichter und heißer wird. Dieser Prozess kann die Verteilung der Dunklen Materie und folglich die Entwicklung der darin eingebetteten Galaxien erheblich verändern.

Die Simulation verwendet fortschrittliche Algorithmen, um die komplexen Wechselwirkungen von Dunkle-Materie-Teilchen zu modellieren. Durch die Simulation dieser Wechselwirkungen können Forscher die Dynamik des Kernkollapses und seine Auswirkungen auf die Umgebung beobachten. Die Fähigkeit, dieses Verhalten genau zu modellieren, ist ein bedeutender Fortschritt im Verständnis der Rolle der Dunklen Materie im Universum.

Die Implikationen dieser Forschung erstrecken sich auf unser Verständnis der Galaxienentstehung und der Ursprünge supermassereicher Schwarzer Löcher. Wenn der Kernkollaps ein häufiges Phänomen ist, könnte er einige der beobachteten Eigenschaften von Galaxien erklären, wie z. B. die Dichteprofile ihrer Dunkle-Materie-Halos. Darüber hinaus könnte die Konzentration von Dunkler Materie im Kern einen Ausgangspunkt für die Entstehung supermassereicher Schwarzer Löcher bilden, die sich in den Zentren der meisten Galaxien befinden.

Die Forscher planen, die neue Simulation zu nutzen, um eine größere Bandbreite von Dunkle-Materie-Modellen zu untersuchen und ihre Vorhersagen mit Beobachtungsdaten zu vergleichen. Dies wird dazu beitragen, unser Verständnis der Dunklen Materie und ihrer Rolle im Universum zu verfeinern. Die Zugänglichkeit des Codes eröffnet auch anderen Forschern die Möglichkeit, zu diesem Bereich beizutragen, was potenziell zu neuen Entdeckungen in naher Zukunft führen könnte.