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Zentrum für Weltraumforschung

Dunkle Materie & Dunkle Energie
Kosmologie

Dunkle Materie & Dunkle Energie

Entschlüsselung der zu 95 % unsichtbaren kosmischen Struktur, die die Expansion und galaktische Klumpung antreibt.

Anteil dunkler Energie68.3%
Anteil dunkler Materie26.8%
Anteil gewöhnlicher Materie4.9%
Hubble-Konstante (CMB)67,4 ± 0,5 km/s/Mpc

Der zu 95 % unsichtbare Kosmos

Kosmologische Messungen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds (Planck), baryonischer akustischer Oszillationen und von Typ-Ia-Supernovae zeigen, dass unser Universum eine beschleunigte Expansion durchläuft, die von dunkler Energie angetrieben wird (quantifiziert durch die kosmologische Konstante Lambda oder sich entwickelnde Quintessenzfelder). Gleichzeitig belegen Galaxienrotationskurven und schwacher Gravitationslinseneffekt gewaltige unsichtbare Halos aus dunkler Materie, die von unterirdischen Xenon-/Argon-Detektoren und Weitfeld-Weltraumteleskopen wie Euclid und Roman untersucht werden.

Bahnbrechende Erkenntnisse

Veröffentlichung der baryonischen akustischen Oszillationen (DESI Jahr 1)

2024

Spektroskopische Durchmusterung von 6 Millionen Galaxien deutet auf ein möglicherweise zeitlich verändertes Verhalten der Dunklen Energie bei z > 0,8 hin.

Erste ultraspektrale Euclid-Weltraumteleskop-Durchmusterung

2024

Veröffentlichung von 3D-Karten des kosmischen Schers, die Milliarden von Galaxien abbilden, um das Skelett der Dunklen Materie zu verfolgen.

LZ (LUX-ZEPLIN) Direktnachweis-Rekordgrenzen

2023

Setzt die weltweit empfindlichsten Einschränkungen für spinunabhängige WIMP-Nukleon-Wirkungsquerschnitte bis zu 10⁻⁴⁸ cm².

Kosmologische Sonden & Methodiken

Schwacher Gravitationslinseneffekt & Kosmischer Scher

Misst die statistische Verzerrung von Hintergrundgalaxienformen, die durch Strukturen der Dunklen Materie im Vordergrund verursacht wird.

Tiefe unterirdische kryogene Edelflüssigkeitsdetektoren

Verwendet Flüssigxenon-Zeitprojektionskammern, die in tiefen Bergwerken isoliert sind, um seltene subatomare Rückstöße zu erkennen.

Baryonische Akustische Oszillation (BAO) Standardlineale

Verwendet akustische Schallhorizontskalen, die in der Galaxienklumpung eingefroren sind, als kosmologische Standardmessstäbe.

Die Hubble-Tension & Fragen zum Dunklen Sektor

Besteht dunkle Materie aus schwach wechselwirkenden massiven Teilchen (WIMPs), ultraleichten Axionen oder primordialen schwarzen Löchern?
Bleibt die Zustandsgleichung der dunklen Energie (w = P/ρ) exakt bei w = -1 konstant oder entwickelt sie sich im Laufe der kosmischen Zeit dynamisch weiter?
Was verursacht die „Hubble-Spannung“ zwischen den Vorhersagen der kosmischen Hintergrundstrahlung des frühen Universums (H0 ≈ 67,4 km/s/Mpc) und den Messungen an Cepheiden/Supernovae des späten Universums (H0 ≈ 73,0 km/s/Mpc)?
Wie formen Filamente aus dunkler Materie das kosmische Netz aus Filamenten und kosmischen Leerräumen (Voids) über Milliarden von Lichtjahren hinweg?

Wichtige Beobachtungsdurchmusterungen

DESI (Mayall-Teleskop)
ESA-Weltraumteleskop Euclid
Vera-C.-Rubin-Observatorium (LSST)
LUX-ZEPLIN-Detektor
SuperCDMS