Stell dir vor, du schaust nachts in den Himmel und siehst die Sterne der Milchstraße leuchten. Das fühlt sich an wie das ganze Universum. Aber was du siehst, ist nur ein winziger Bruchteil von dem, was wirklich da ist. Tatsächlich besteht etwa 95 % des Universums aus Dingen, die du weder sehen noch anfassen kannst.
Das klingt verrückt, oder? In diesem Beitrag erklären wir dir, was hinter diesem Rätsel steckt, wie Wissenschaftler darauf gekommen sind und was das für unser Bild vom Universum bedeutet. Schau dir auch unser Video zum Universum an!
Inhaltsübersicht
Was ist dunkle Materie und dunkle Energie?
Dunkle Materie und dunkle Energie sind zwei unsichtbare Bestandteile des Universums. Dunkle Materie ist eine Art Materie, die keine Lichtstrahlen aussendet oder reflektiert. Dunkle Energie ist eine noch rätselhaftere Kraft, die dafür sorgt, dass sich das Universum immer schneller ausdehnt. Zusammen machen sie rund 95 % des gesamten Universums aus.
Der Name „dunkel“ bedeutet hier nicht einfach schwarz oder finster. Er bedeutet, dass wir diese Dinge nicht direkt beobachten können. Sie senden kein Licht aus. Sie reflektieren kein Licht. Und sie absorbieren kein Licht. Deshalb sind sie für alle unsere Teleskope unsichtbar.
Dunkle Materie macht dabei etwa 27 % des Universums aus. Dunkle Energie sogar rund 68 %. Die normale Materie, aus der Sterne, Planeten und du selbst bestehen, macht dagegen nur etwa 5 % aus.
Wie wissen Wissenschaftler, dass 95 % des Universums existieren?
Wissenschaftler wissen von der Existenz der dunklen Materie und der dunklen Energie, weil sie deren Wirkung beobachten können, auch wenn sie die Dinge selbst nicht sehen. Dunkle Materie verrät sich durch ihre Schwerkraft. Dunkle Energie zeigt sich darin, dass sich das Universum immer schneller ausdehnt.
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Der Beweis durch Schwerkraft
Galaxien wie unsere Milchstraße drehen sich um ihr Zentrum. Wenn man berechnet, wie viel sichtbare Masse eine Galaxie hat, dann sollten die äußeren Sterne langsamer rotieren als die inneren. Das tun sie aber nicht. Sie drehen sich genauso schnell. Das geht nur, wenn dort noch viel mehr Masse vorhanden ist, die wir nicht sehen können. Diese unsichtbare Masse nennen Wissenschaftler dunkle Materie.
Der Beweis durch die Ausdehnung des Universums
In den 1990er-Jahren entdeckten Forscher etwas Überraschendes: Das Universum dehnt sich nicht nur aus, es dehnt sich sogar immer schneller aus. Das widerspricht dem, was man erwarten würde. Denn die Schwerkraft aller Materie sollte die Ausdehnung eigentlich bremsen. Um diese Beschleunigung zu erklären, braucht man eine Kraft, die dagegen wirkt. Diese Kraft nennen Wissenschaftler dunkle Energie.
Woraus besteht der sichtbare Teil des Universums?
Der sichtbare Teil des Universums besteht aus normaler Materie, auch baryonische Materie genannt. Dazu gehören Atome, Moleküle, Sterne, Planeten, Gase und Staub. Alles, was du anfassen, sehen oder messen kannst, gehört dazu. Dieser sichtbare Anteil macht nur etwa 5 % des gesamten Universums aus.
In diesem kleinen sichtbaren Teil steckt trotzdem unglaublich viel. Allein unsere Milchstraße enthält mehrere hundert Milliarden Sterne. Und das Universum besteht aus Milliarden solcher Galaxien. Selbst dieser winzige 5-Prozent-Anteil ist also gigantisch groß.
Interessant ist, dass der größte Teil der normalen Materie nicht in Sternen steckt, sondern als Gaswolken zwischen den Galaxien schwebt. Sterne und Planeten sind also nur ein Teil des sichtbaren Universums.
Warum kann man dunkle Materie nicht direkt sehen?
Dunkle Materie ist unsichtbar, weil sie nicht mit Licht interagiert. Normales Licht entsteht, wenn elektrisch geladene Teilchen wie Elektronen Energie abgeben oder aufnehmen. Dunkle Materie hat keine elektrische Ladung. Deshalb sendet sie kein Licht aus, reflektiert keines und schluckt auch keines.
Alle unsere Teleskope, egal ob sie sichtbares Licht, Röntgenstrahlen oder Radiowellen messen, können dunkle Materie deshalb nicht direkt erfassen. Sie ist für diese Instrumente buchstäblich nicht vorhanden. Nur ihre Schwerkraft verrät sie.
Man kann sich das so vorstellen: Stell dir vor, du bist in einem dunklen Raum und spürst, dass jemand an deiner Hand zieht. Du siehst niemanden. Aber du weißt, dass da jemand sein muss. Genauso funktioniert der Nachweis von dunkler Materie. Wissenschaftler sehen die Wirkung, aber nicht die Ursache.
Was bedeutet das für unser Verständnis des Universums?
Das bedeutet, dass wir das Universum bisher nur zu einem sehr kleinen Teil wirklich verstehen. Alle Physik, alle Chemie und alle Wissenschaft, die wir kennen, beschreiben nur etwa 5 % von dem, was existiert. Die restlichen 95 % sind noch weitgehend unbekannt. Das ist eine der größten offenen Fragen der modernen Wissenschaft.
Für Forscher ist das kein Grund zur Resignation, sondern eine riesige Chance. Es zeigt, dass das Universum noch viele Geheimnisse bereithält. Viele Experimente weltweit versuchen, dunkle Materie direkt nachzuweisen oder mehr über die Natur der dunklen Energie herauszufinden.
Für uns bedeutet das auch: Das, was wir sehen, zum Beispiel die Sterne der Milchstraße, ist wie die Spitze eines Eisbergs. Der viel größere Teil liegt verborgen unter der Oberfläche. Unser Bild vom Universum ist also noch lange nicht vollständig. Und das macht die Physik so aufregend. Mehr dazu und zu vielen anderen spannenden Themen findest du auf Studyflix.
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