KI-Studie: Dunkle Materie bleibt möglich

Seit mehr als zehn Jahren beschäftigt ein rätselhaftes Leuchten die Astrophysik: ein schwacher, kugelförmiger Gammastrahlen-Schleier, der das Zentrum unserer Milchstraße umgibt. Fachleute nennen ihn den Galactic Center Excess (GCE). Zwei konkurrierende Erklärungen stehen im Raum: Entweder stammt die Strahlung von einer großen Zahl unsichtbarer, schnell rotierender Neutronensterne – sogenannter Millisekunden-Pulsare – oder von Dunkler Materie, einer hypothetischen Form von Materie, die den Großteil der Masse des Universums ausmacht, aber nie direkt nachgewiesen wurde.

Bisherige statistische Analysen sprachen eher für die Pulsar-Theorie. Allerdings hatten sie eine wichtige Informationsquelle vernachlässigt: die Energie jedes einzelnen Gammastrahlungs-Photons. Ein Team der Universität Wien und des Lawrence Berkeley National Laboratory hat nun eine neue Methode entwickelt, die genau das nachholt. Mithilfe von maschinellem Lernen, trainiert auf über einer Million simulierter Beobachtungen, werteten die Forscher sowohl die räumliche Verteilung der Strahlung als auch die Photonen-Energien gleichzeitig aus.

Das Ergebnis überraschte selbst die Wissenschaftler. „Unsere neue Analyse zeigt, dass die Quellen so schwach sein müssten, dass sie kaum noch von der erwarteten Strahlung annihilierender Dunkler Materie zu unterscheiden wären“, erklärt Nick Rodd, einer der Studienautoren. Sollten tatsächlich Millisekunden-Pulsare für das Leuchten verantwortlich sein, müssten sich nach den neuen Berechnungen mindestens 35.000 von ihnen im galaktischen Zentrum drängen – weit mehr als die in früheren Studien angenommenen paar hundert bis tausend.

„Der Ursprung des Galactic Center Excess ist eine der am längsten andauernden Debatten der Astrophysik“, sagt Florian List von der Universität Wien. „Unsere Arbeit beweist nicht, dass Dunkle Materie für das Signal verantwortlich ist. Aber sie zeigt, dass es noch zu früh ist, diese Möglichkeit auszuschließen.“ Die Studie, veröffentlicht in Physical Review Letters, schwächt eines der stärksten Argumente, das gegen die Dunkle-Materie-Erklärung vorgebracht wurde. Fürs Erste bleibt die Quelle des rätselhaften Leuchtens im Zentrum der Milchstraße ungeklärt – und damit eines der größten Mysterien der Astronomie weiterhin offen.