Dunkle Materie - die Suche nach dem Unsichtbaren (2018) Dark matter - the search for the invisible (2018) Matéria negra - a procura do invisível (2018)

5%. Soviel Materie und Energie können wir im Universum sehen. Den Rest – diese überwältigen ||||||||||||écrasante majorité ||||||||||||overwhelming ||||||||||||abrumar 5%. Essa é a quantidade de matéria e energia que podemos ver no universo. O resto - esta esmagadora

95% - nennen wir das dunkle Universum. Etwa 68% des Universums ist dunkle Energie – weitere

27% dunkle Materie. Und genau dieses Konzept der dunklen Materie interessiert uns heute.

Jene Materie, die da sein muss – die aber quasi unsichtbar ist und sich bisher jedem That matter, which must be there - but which is quasi invisible and has so far eluded every A matéria que deve estar lá - mas que é praticamente invisível e ainda não se revelou a ninguém.

definitiven Nachweis entzogen hat. Was spricht für, und was gegen die Theorie der dunklen preuve définitive|preuve définitive retirée|s'est soustrait||||||||||| definitive|evidence|withdrawn|||||||||theory|| definitivo||||||||||||| não tem provas definitivas. O que fala a favor e o que fala contra a teoria das trevas?

Materie? Ich bin Ronny – willkommen bei Raumzeit! |||Ronny|||

Der Schweitzer Physiker Fritz Zwicky machte 1933 eine bemerkenswerte Entdeckung: nicht |Le physicien suisse|||Fritz Zwicky||||| |Swiss|||Zwicky|||remarkable|| |suizo|||Zwicky|||||

nur, dass die Nachbarn im Norden anscheinend den Verstand verloren hatten, er fand auch só o facto de os vizinhos do norte terem aparentemente perdido a cabeça, mas também o facto de

eine Ungereimtheit im All. Als er nämlich sich den Coma Galaxiencluster näher ansah, |une incohérence||||||||amas de Coma|amas de galaxies|| |inconsistency||||||||comma|galaxy cluster||looked |||||||||coma|cúmulo de galaxias|| uma inconsistência no espaço. Quando ele olhou mais de perto para o aglomerado de galáxias Coma,

fiel ihm auf, dass in den einzelnen Galaxien nicht annähernd genug Masse zu sein schien, |||||||||à peu près||||| reparou que não parecia haver massa suficiente nas galáxias individuais,

um sie zusammenzuhalten. Genauer – er beobachtete nur 1% der nötigen Masse. Und dennoch – die ||together|||||||||nevertheless| ||mantenerlas unidas||||||||||

Galaxien bewegten sich elegant um ihr scheinbares Massezentrum. ||||||centre de masse apparent|Centre de masse ||||||apparent|center of mass |||||||centro de masa

In den 70ern schließlich konnte Vera Rubin die Beobachtungen von Zwicky bestätigen. ||the 70s|||Vera||||||confirm ||||||Rubin||||| Finalmente, na década de 1970, Vera Rubin conseguiu confirmar as observações de Zwicky.

Bei der Betrachtung der äußeren Regionen der Andromeda-Galaxie fiel ihr auf, dass sich ||À l'observation||||||||||| ||consideration||||||||||| |||||||Andrómeda||||||

die Sterne in den Randbereichen nahezu ebenso schnell bewegten wie Sterne nahe dem Zentrum ||||zones périphériques|presque|||||||| ||||margins|almost|similarly||moved||||| ||||periferias||||||||| as estrelas das regiões periféricas moviam-se quase tão rapidamente como as estrelas próximas do centro

der Galaxie. Dies war jedoch weder nach Newton noch nach Einstein möglich. Die Galaxie sollte ||||however|||||||||| da galáxia. No entanto, tal não era possível, nem segundo Newton nem segundo Einstein. A galáxia deveria

– den physikalischen Gesetzen nach – eigentlich auseinanderdriften. |||||se séparer ||laws|||drift apart

Betrachten wir das mal genauer. In einer Galaxie konzentrieren sich große Masseanteile auf |||||||||||"parts massiques"| consider|||||||||||mass portions| |||||||||||masas|

die sehr sternenreiche Region im Zentrum. Von dieser ausgehend, erwarten wir zunächst ||région étoilée||||||à partir de|||d'abord ||star-rich||||||||| ||estrellada|||||||||

einen Anstieg in der Umlaufgeschwindigkeit der Sterne. Diese Erwartung bestätigt sich |augmentation|||vitesse orbitale|||||| ||||orbital speed|||||confirms| ||||velocidad orbital||||||

in unseren Beobachtungen vollständig. Wenn wir aber das massereiche Zentrum hinter uns ||||||||massif||| ||||||||massive|||

lassen – und die Distanzen zunehmen, dann sollten sich die Sterne immer langsamer bewegen ||||augmenter|||||||| ||||increase||||||||move

– analog zu den Planeten unseres Sonnensystems. Hier aber ist die Beobachtung eine ganz andere. ||||||||||observation|||

Die Sterne bewegen sich viel zu schnell, um in diesen Orbits zu verbleiben. ||move||||||||||remain ||||||||||órbitas||

Etwas war fundamental falsch. Entweder unsere Beobachtung der Masseverhältnisse in den ||||||||rapports de masse|| ||||||observation||mass ratios|| ||||||||proporciones de masa||

Galaxien oder aber … Newton und Einstein lagen falsch. Das ist mindestens Ketzerei. |||||||||||Hérésie |||||||||||heresy |||||||||||herejía

Was also stimmte? Wenn wir Newtons Graviationsgesetze oder Einsteins ||||||Lois de gravitation|| ||matched||||laws of gravitation|| ||||||leyes de gravitación||

Allgemeine Relativitätstheorie anzweifeln, dann rütteln wir an den Grundfesten unseres ||mettre en doute||ébranler||||fondements de notre| general||doubt||shake||||foundations| ||dudar|||||||

Verständnisses des Universums. Diese Theorien haben sich in unzähligen Experimenten als |||||||||expériences| ||||||||countless|| comprensión||||||||||

voraussagekräftig erwiesen. Sie erklären eine Unzahl von Beobachtungen – sie sind, prédictivement prouvé|s'est avéré||||grand nombre|||| predictive|proven||||countless|||| |||||innumerables||||

nach allem was wir bisher über sie wissen, wahr. ||||so far||||

Um also nicht die Naturgesetze aus den Angeln zu heben, suchte man nach baryonischer Materie |||||||||||||matière baryonique| |||||||||||||baryonic| |||||||||||||bariónica|

– also klassischer, aus Atom bestehende Materie – welche allerdings extrem schwierig ||||existante||||| ||||consisting|||||

zu sehen ist. Das können beispielsweise Schwarze Löcher oder Neutronensterne außerhalb von ||||||||||outside| |||||||||estrellas de neutrones||

Galaxien sein, die den Beinamen MACHOS erhalten haben (massive compact halo objects). Deren ||||surnom|objets compacts massifs||||compact||objets compacts massifs| ||||nickname|MACHOs|||||halo|objects| ||||apodo|MACHOS|||||halo|objetos|

Beobachtung allerdings gelang mithilfe von Gravitationslinseneffekten – und sie besitzen |||||effets de lentille||| observation|indeed|succeeded|||gravitational lensing effects||| |||||efectos de lente gravitacional|||

nicht mal einen Bruchteil jener Masse, die uns fehlt. |||fraction de||||| |||fraction|||||

Daher postulierte man schließlich eine nicht wahrnehmbare Form der Materie, welche zwar |a postulé|||||non perceptible||||| |postulated|||||perceptible|||||indeed |postuló|||||perceptible|||||

gravitativ wirkt aber gleichzeitig nicht mit elektromagnetischer Strahlung interagiert. gravitationnel||||||||interagit gravitational||||||||interacts

Sie gibt weder Licht ab noch absorbiert sie Licht. Sie ist – im besten Sinne des Wortes

– unsichtbar. Mit diesem Konzept ging man auf Fritz Zwickie und andere zurück, die ||||||||invisible. Avec ce|||| invisible||||||||Zwickie|||| ||||||||Zwickie||||

bereits im frühen 20. Jahrhundert von dunkler Materie oder – wie Henri Poincaré von matière |||||||||matière sombre|matière obscure|| ||||||||||Poincaré||matter ||||||||||Poincaré||materia

obscure sprachen. Und tatsächlich häuften sich die Hinweise, langues obscures||||s'accumulaient||| obscure||||piled||| obscuras||||se acumulaban|||

dass man mit der dunklen Materie ins Schwarze getroffen hatte. Einen der überzeugendsten ||||||||||||les plus convaincants ||||||||||||most convincing ||||||||||||más convincentes

Beweise für die Existenz dunkler Materie finden wir in der Beobachtung von Gravitationslinseneffekten, ||||||||||||effets de lentille gravitationnelle evidence||||||||||observation||

auf die ich vorhin schon kurz zu sprechen kam. |||tout à l'heure||||| |||earlier|||||

Was ist das? Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie zufolge krümmt die Anwesenheit von Masse |||||||||présence de masse|| ||||general||according to|curves||presence|| |||||||curva||||

die Raumzeit. Auch Licht kann sich nur im Raum ausbreiten und muss dem gekrümmten Raum |||||||||se propager dans||||espace courbé| |||||||||||||curved| |||||||||||||curvado|

folgen. Das bedeutet, dass wir eine Lichtquelle hinter einer ausreichend großen Masse wie ||||||source de lumière|||||| |||||||||sufficiently|||

durch eine Linse beobachten – das Licht wird verzerrt, scheint von anderen Ursprungsorten ||lentille|||||déformé||||points d'origine ||lens|||||distorted||||origins |||||||||||lugares de origen

zu kommen. Häufig sind Galaxiegruppen der Auslöser für Gravitatonal Lensing – oft ||||Groupes de galaxies||||Lentille gravitationnelle|Lentille gravitationnelle| ||frequently||galaxy groups||trigger||gravitational|lensing| ||||grupos de galaxias||||Gravitacional|lenteo|

aber beobachten wir Gravitationslinsen, ohne die dafür nötige Masse sehen zu können. |||lentilles gravitationnelles invisibles|||||||| |||gravitational lenses|||||||| |||lentes gravitacionales||||||||

Die Effekte sind meist schwach, aber eindeutig – und sie weisen eben nach Albert Einstein ||||||clearly|||||||

auf entsprechende Gravitationsfelder hin. Ein weiterer Beleg für dunkle Materie. ||champs gravitationnels||||preuve||| |corresponding|gravitational fields||||evidence||| ||campos gravitatorios|||||||

Schauen wir uns mal ein schönes Beispiel im Detail an. Der so genannte Bullet Cluster |||||||||||||Amas de la balle|Amas de balles |||||||||||||bullet| ||||||||||||||Cluster

besteht aus zwei Galaxiehaufen, welche vor langer Zeit kollidierten. Wie zu erwarten, |||Amas de galaxies|||||||| |||galaxy clusters|which||||collided||| |||cúmulos de galaxias|||||colisionaron|||

wurden die Sterne und Galaxien selber von dieser Kollision kaum beeinflusst, lediglich |||||itself||||||merely

gravitativ verlangsamt. Diese Sterne sehen wir deutlich im sichtbaren Spektrum. Aufnahmen |ralenti gravitationnellement|||||||||prises de vue |slows down|||||||||images

von Chandra zeigen uns hingegen das heiße Gas, welches tatsächlich die überwiegende |de Chandra montrent|||en revanche|||||||principale partie de |Chandra|||on the other hand|||||||predominant |Chandra||||||||||mayoría

Mehrheit der baryonischen – also gewöhnlichen Materie, darstellt. Dieses Gas interagierte ||baryonique||||représente|||interagissait avec ||baryonic||ordinary||represents|||interacted ||bariónica|||||||interactuó

bei der Kollision elektromagnetisch und wurde erheblich stärker abgebremst als die Sterne |||électromagnétique|||considérablement||ralentie considérablement plus||| ||||||significantly||slowed down||| ||||||||frenado|||

der Galaxien. Gravitional Lensing sollte also besonders ||gravitationnelle|||| ||gravitational|||| ||Gravitacional||||

um das Gas – den vermeintlichen Masseschwerpunkt auftreten. Dem ist aber nicht so. Untersuchungen ||||présumé|centre de masse|se produire autour|||||| ||||supposed|center of mass|to appear||||||investigations |||||centro de masa|||||||

der Gravitationslinsen ergaben folgendes Bild: die Gravitationslinseneffekte erscheinen am ||ont donné||||effets de lentille|| ||produced||||gravitational lensing effects|| ||||||efectos de lente gravitacional||

deutlichsten um die sichtbaren Galaxien. Dies ist damit eines der stärksten Argumente für les plus claires|||||||||||| más claras||||||||||||

die Existenz dunkler Materie – diese nämlich interagiert nur extrem schwach elektromagnetisch

und wird damit durch die Kollision auch nicht abgebremst. Sie verbleibt bei den Galaxienhaufen. ||||||||||reste avec eux||| ||||||||slowed down|||||galaxy clusters |||||||||||||aglomeraciones de galaxias

Es gibt noch einen – für viele Physiker den stärksten – Beleg für Dunkle Materie: |||||||||preuve||| |||||||||evidence|||

die kosmische Hintergrundstrahlung. Sie zeigt uns ein sehr homogenes Bild des frühen Universums ||||||||homogène|||| ||background radiation||||||homogeneous|||| ||radiación de fondo||||||homogéneo||||

etwa 400.000 Jahre nach dem Urknall. Es musste zu dieser Zeit kalte und langsame Teilchen ||||Big Bang||||||||slow|

gegeben haben, welche das strukturierte Universum erzeugen, welches wir heute kennen – die ||||structuré||||||| ||||structured||create||||| ||||estructurado|||||||

baryonische Materie im Universum reichte nicht aus um den Hitzedruck zu überwinden, welcher matière baryonique|||||||||pression thermique||surmonter| baryonic|||||||||heat pressure||| bariónica|||||||||presión de temperatura|||

beim gravitativen Zusammenfall des Wasserstoffs auftrat. Astrophysiker haben errechnet, dass |effondrement gravitationnel|effondrement gravitationnel||de l'hydrogène|s'est produit|||ont calculé que| |gravitational|collapse||hydrogen|occurred|||calculated| |gravitativo|colapso||hidrógeno||astrofísicos|||

es etwa fünf mal mehr dunkle Materie gegeben haben muss als baryonische Materie. Ein Wert,

der sich mit den heutigen Beobachtungen von Galaxien und Galaxiehaufen deckt. |||||||||amas de galaxies| |||||||||galaxy clusters|

Über die Teilchen wissen wir also, dass sie nur schwach elektromagnetisch interagieren,

kalt und langsam sowie massereich sein müssen. Mit der englischen Entsprechung weakly interacting ||||||||||équivalent anglais|faiblement interactif|faiblement interactif ||||||||||correspondence|weakly|interacting |||||||||||débilmente|interactuando

massive particles, abgekürzt: WIMPS, bezeichnen Physiker daher die hypothetischen Teilchen, |particules massives|abrégés en WIMPS|WIMPS|||||| |particles|abbreviated|WIMPS|refer to||||hypothetical| ||abreviadas|WIMPS||||||

aus denen dunkle Materie besteht. Diese Teilchen finden sich nicht im Standardmodell – sie |||||||||||modèle standard| |||||||||||modelo estándar|

bedienen sich eines Konzepts namens Supersymmetrie (auch SuSy getauft). In diesem Modell gibt |||concept nommé||supersymétrie||supersymétrie (SuSy)|baptisé SuSy|||| |||||supersymmetry||SuSy(1)||||| |||||||SuSy|||||

es – vereinfacht gesagt - für jedes Teilchen des Standardmodells eine Entsprechung, welche |simplifié||||||modèle standard||équivalent| |simplified||||||standard model||correspondence| |||||||modelo estándar|||

aber hunderte Male massereicher ist. Hinter einigen von diesen könnten sich jene Teilchen |||plus massif||||||||| |||more massive||||||||those|

verbergen, welche wir als dunkle Materie … ähm, nicht beobachten. cacher|||||||| to hide||||||||

Gibt es alternative Ansätze? Ja, durchaus – aber keines dieser Modelle findet breite |||approches alternatives|||||||| |||approaches||quite||||||wide

Akzeptanz in der Astrophysik. Als Beispiel sei hier MOND genannt – Modified Newtonian ||||||||||Modifié|newtonien ||||||||||modified|Newtonian ||||||||||Modificada|newtoniana

Dynamics. Diese Theorie postuliert, auf großen Distanzen gelte nicht mehr 1/r² sondern nur Dynamique|||||||||||| dynamics|||||||applies||||| Dinámica|||postula|||||||||

noch 1/r. Dies greift – wie ich schon eingangs sagte – in unsere Vorstellung der Naturgesetze

extrem ein, mehr noch, es kann z.B. die Beobachtungen des Bullet-Clusters nicht erklären. Wir stellen ||||||||||||amas de galaxies|||| ||||||||||||clusters|||| ||||||||||||Clúster||||

einige Links zu anderen Modellen in unsere Beschreibung. ||||modèles|||

Wir hoffen, wir konnten euch – so unmöglich das auch ist – ein Bild von Dunkler vermitteln ||||||||||||||transmettre ||||||||||||||convey

und zeigen, warum Forscher an ihre Existenz glauben, obwohl sie bisher nicht nachgewiesen ||||||||||||prouvée ||||||||||||proven

werden konnte. Wenn euch unser Video gefallen hat, freuen wir uns über einen Daumen nach

oben und euer Abo! Wir sehen uns am 02. September wieder, wenn wir auch unsere Sommerpause beenden |||subscription||||||||||||end ||||||||||||||vacaciones de verano|

und wieder jede Woche für euch da sein werden. Wir sagen wie immer danke fürs Zuschauen ||||||||||||||for the|

und in diesem Sinne, 42!