Galaxien rotieren. Auch unsere Milchstraße dreht sich – allerdings braucht sie für eine Umdrehung mehrere hundert Millionen Jahre.
Nach den bekannten Gesetzen der Gravitation würde man erwarten, dass Sterne weit außen in einer Galaxie deutlich langsamer um das Zentrum kreisen als Sterne weiter innen – ähnlich wie im Sonnensystem: Merkur bewegt sich schneller um die Sonne als Neptun. Bei vielen Spiralgalaxien zeigt sich jedoch etwas anderes. Die äußeren Bereiche bewegen sich viel schneller, als es allein durch die sichtbare Materie erklärbar wäre. Sterne, Gas und Staub liefern schlicht nicht genug Masse, um dieses Rotationsverhalten zu erklären. Ohne zusätzliche Masse müssten die äußeren Bereiche vieler Galaxien anders aussehen oder sich langfristig nicht so stabil bewegen.
Die naheliegende Erklärung lautet: Es muss in und um Galaxien deutlich mehr Masse geben, als wir sehen können. Und so wurde wohlüberlegt! eine „geheimnisvolle“, nicht direkt nachweisbare und nicht sichtbare Substanz eingeführt und ihr die fehlende, aber notwendige Masse zugeschrieben – Die Dunkle Materie.
Sie ist also keine frei erfundene Fantasie, sondern eine gut begründete Annahme, weil ihre gravitative Wirkung beobachtbar ist. Was Dunkle Materie genau ist, wissen wir bisher nicht. Sie könnte aus bislang unbekannten Teilchen bestehen. Sicher ist nur: Sie leuchtet nicht, sie absorbiert kein Licht, aber sie wirkt durch Gravitation – und ohne sie lässt sich die Struktur vieler Galaxien und Galaxienhaufen im heutigen Standardmodell kaum erklären.
Dark Matter
Galaxies rotate. Our Milky Way does too — although one full rotation takes several hundred million years.
According to the known laws of gravity, stars far from the centre of a galaxy should orbit more slowly than stars closer to the centre. This is similar to our Solar System: Mercury moves around the Sun much faster than Neptune. But in many spiral galaxies, we observe something different. The outer regions move much faster than expected. The visible matter — stars, gas, and dust — simply does not provide enough mass to explain this motion.
The most plausible explanation is that galaxies contain much more mass than we can see. This invisible mass is called dark matter. Dark matter is therefore not just a random idea. It is a well-founded explanation because its gravitational effect can be observed. What dark matter actually is remains unknown. It may consist of particles we have not yet discovered.
What we do know is this: dark matter does not shine, it does not reflect light, and it has not yet been detected directly — but it acts through gravity. Without it, the structure and motion of galaxies would be very difficult to explain.