Wissenschaftler erforschen einen neuartigen theoretischen Rahmen, der vorschlägt, dass Dunkle Materie, die lange als unsichtbar galt, subtile Farbsignaturen auf Licht hinterlassen könnte, das dichte Regionen des Weltraums durchquert. Diese bahnbrechende Forschung der University of York postuliert, dass Licht, das durch Gebiete mit viel Dunkler Materie dringt, einen schwachen rötlichen oder bläulichen Farbton annehmen könnte. Während diese Effekte derzeit zu gering sind, um von bestehenden Beobachtungstechnologien erfasst zu werden, könnten sie mit dem Aufkommen hochsensibler Teleskope der nächsten Generation messbar werden und potenziell einen neuen Weg zum Verständnis dieser rätselhaften kosmischen Komponente eröffnen.
Der vorherrschende wissenschaftliche Konsens besagt, dass Dunkle Materie, die über 80 % der Materie im Universum ausmacht, von Natur aus dunkel ist, da sie weder Licht aussendet, absorbiert noch reflektiert. Diese neue theoretische Studie schlägt jedoch eine indirekte Wechselwirkung vor. Forscher vermuten, dass Teilchen Dunkler Materie Photonen, die fundamentalen Lichtteilchen, über Vermittlerteilchen subtil beeinflussen könnten. Analog zur „Sechs-Hände-Regel“ in sozialen Netzwerken, bei der Individuen durch eine kurze Kette von Bekannten verbunden sind, könnte Dunkle Materie über Teilchen mit Licht interagieren, die beide Phänomene „kennen“, wie zum Beispiel das Higgs-Boson. Diese Wechselwirkung könnte zu einer leichten Streuung von Photonen führen und ein schwaches Polarisations- oder Farb-„Fingerabdruck“ auf das Licht prägen.
Mikhail Bashkanov, Mitautor der Studie, hob die potenzielle Nachweisbarkeit dieses Phänomens hervor und erklärte, dass dieser subtile „Farbton“ unter bestimmten Bedingungen gemessen werden könnte. Die in *Physics Letters B* detailliert beschriebene Forschung präsentiert die ersten eingehenden Berechnungen zur Stärke der Lichtstreuung an Dunkler Materie. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass, wenn Dunkle Materie aus schwach wechselwirkenden massereichen Teilchen (WIMPs) besteht, die über die schwache Kernkraft wechselwirken, Licht, das solche Regionen durchquert, bevorzugt energiereichere blaue Photonen verlieren würde, was zu einem leichten Rotstich führt. Umgekehrt, wenn Dunkle Materie ausschließlich durch Gravitation wechselwirkt, wäre das Streumuster umgekehrt, was zu einer schwachen Blauverschiebung führt.
Diese Wechselwirkungen sind, obwohl winzig, nicht nichtexistent. Die Forschung legt nahe, dass Dunkle Materie einen erkennbaren „Fingerabdruck“ auf Licht hinterlassen könnte, das durch dichte kosmische Umgebungen wie Galaxienzentren oder -haufen gereist ist. Eine solche spektrale Verzerrung könnte das Licht ferner Galaxien mikroskopisch röter oder blauer erscheinen lassen, abhängig von der dominanten Art der Dunklen Materie. Diese Unterscheidung könnte, falls beobachtbar, Wissenschaftlern helfen, zwischen verschiedenen Modellen Dunkler Materie zu unterscheiden, indem sie die Farbverschiebung kosmischen Lichts analysieren, während es sich durch diese von Dunkler Materie erfüllten Weiten ausbreitet.
Die Implikationen dieser theoretischen Arbeit reichen bis zu laufenden und zukünftigen Bemühungen zur Detektion Dunkler Materie. Bashkanov bemerkte, dass die Ergebnisse dazu beitragen könnten, Suchstrategien zu verfeinern und potenziell Zeit und Ressourcen zu sparen, die derzeit in Experimente investiert werden, die auf WIMPs, Axionen oder dunkle Photonen abzielen. Die Fähigkeit, Himmelsregionen zu identifizieren, in denen diese Farbverschiebungen möglicherweise ausgeprägter sind, könnte die Beobachtungsbemühungen fokussieren. Letztendlich würde die Bestätigung dieser Vorhersagen außergewöhnlich präzise Instrumente erfordern, wie das European Extremely Large Telescope und das Nancy Grace Roman Space Telescope der NASA, die in der Lage sind, Licht zu analysieren, das Milliarden von Lichtjahren durchquert hat. Solche Fortschritte würden einen neuartigen Beobachtungsweg eröffnen und die Menschheit dem Entschlüsseln des tiefgreifenden Rätsels der Dunklen Materie näher bringen.