Das Universum DU148 - Das dunkle Geheimnis der Neutrinos
DU148 - Das dunkle Geheimnis der Neutrinos
Und: Wer braucht schon Polarlichter?
In der neuen Folge geht es um das dunkle Geheimnis der Neutrinos. Vielleicht können uns diese seltsamen Teilchen dabei helfen, nicht nur eine offene Frage der Kosmologie zu lösen, sondern auch endlich definitiv zu klären, ob es dunkle Materie gibt oder nicht. Außerdem reden wir über Polarlichter, das neue Buch von Jasmin Schreiber, einen 40 Jahre alten Film und freuen uns auf unsere nächste Live-Show in Magdeburg am 29. März.
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Polarlichter
In den letzten Wochen gab es beeindruckende Polarlichter über Mitteleuropa. Wer sie selbst sehen will, kann diese Vorhersage nutzen.
Buchempfehlung: “Da, wo ich dich sehen kann”
Das Buch “Da, wo ich dich sehen kann” von Jasmin Schreiber ist absolut empfehlenswert, und nicht nur weil es dort auch um Astronomie geht. Hier gibt es ein Interview mit Jasmin dazu.
Astro-Geschichte: Das dunkle Geheimnis der Neutrinos
Wir wissen seit Jahrzehnten, dass der Großteil der Materie im Universum unsichtbar ist. Galaxien rotieren zu schnell, Galaxienhaufen werden stärker zusammengehalten, als es mit sichtbarer Materie erklärbar wäre, und Gravitationslinsen zeigen: Da ist mehr Masse, als wir sehen. Diese „dunkle Materie“ wechselwirkt offenbar fast ausschließlich über Gravitation – vielleicht noch ganz schwach über die schwache Kernkraft. Aber: Wir kennen bis heute kein Teilchen, das diese Eigenschaften zufriedenstellend erfüllt.
Neutrinos wären zwar prinzipiell Kandidaten: Sie sind extrem häufig, elektrisch neutral und wechselwirken nur schwach. Das Problem ist nur: Ihre Masse ist absurd winzig. Selbst wenn man alle Neutrinos im Universum zusammenzählt, reicht ihre Gesamtmasse bei weitem nicht aus, um die dunkle Materie zu erklären. Aber sie könnten eine entscheidende Nebenrolle spielen.
Hier kommt eine kosmologische Spannung ins Spiel, die sogenannte S8-Tension - ähnlich wie die Hubble-Tension, aber anders. S8 ist eine Kenngröße dafür, wie stark die Materie im Universum verklumpt ist – also wie ausgeprägt die Dichteschwankungen auf großen Skalen sind. Ein hoher S8-Wert bedeutet: viel Struktur, viele Klumpen. Ein niedriger S8-Wert bedeutet: gleichmäßigere Verteilung.
Das Problem: Misst man S8 mithilfe von Beobachtungen des heutigen Universums – etwa über Gravitationslinsen und die Verzerrung von Galaxienbildern – erhält man einen niedrigen Wert. Schließt man dagegen vom frühen Universum (etwa aus der kosmischen Hintergrundstrahlung, CMB) auf die heutige Strukturentwicklung, erhält man einen höheren Wert. Das frühe Universum sagt voraus, dass das heutige Universum klumpiger sein müsste, als wir tatsächlich beobachten. Diese Diskrepanz nennt man S8-Tension.
Am 2. Januar 2026 erschien jetzt eine neue wissenschaftliche Arbeit mit dem Titel „A solution to the S8 tension through neutrino–dark matter interactions“. Die zentrale Idee: Vielleicht wechselwirken Neutrinos doch leicht mit dunkler Materie!
Wenn Neutrinos und dunkle Materie leicht miteinander streuen, wird Impuls übertragen. Die dunkle Materie wird dadurch gebremst. Und wenn dunkle Materie langsamer verklumpt, wachsen Strukturen im Universum insgesamt langsamer. Genau das würde den S8-Wert senken – und die Diskrepanz zwischen frühen und späten Messungen verringern.
Dieses Szenario erinnert stark an ein bekanntes Phänomen: die Baryon Acoustic Oscillations (BAO). Im frühen Universum bildeten sich durch das Zusammenspiel von Gravitation und Strahlungsdruck Schallwellen im heißen Plasma. Nach der Rekombination „froren“ diese Dichteschwankungen ein und hinterließen eine bevorzugte Skala in der Galaxienverteilung – ein kosmisches Lineal, das wir heute noch messen können.
Wenn nun aber dunkle Materie und Neutrinos miteinander wechselwirken, entsteht ein analoges Phänomen: Dark Acoustic Oscillations (DAO) – dunkle akustische Oszillationen. Dunkle Materie zieht sich gravitativ zusammen. Schnelle Neutrinos wirken wie ein Gegendruck und drücken zurück. Es entsteht ein Hin-und-Her, eine Art Schwingung in der Verteilung der dunklen Materie. Das hat Folgen: Kleine Strukturen werden besonders stark unterdrückt. Große Strukturen können sich weiterhin bilden. Insgesamt wächst die kosmische Struktur langsamer und weniger „klumpig“.
Kurz nach dem Urknall gab es unvorstellbar viele Neutrinos in einem sehr kleinen Volumen. Die Wahrscheinlichkeit für Wechselwirkungen war entsprechend hoch – selbst wenn die Kopplung extrem schwach ist. Heute hingegen ist das Universum riesig und die Neutrinos extrem dünn verteilt. Die Wechselwirkung existiert möglicherweise noch – aber sie ist so schwach, dass sie in Labor-Experimenten praktisch nicht nachweisbar ist. Die Studie findet immerhin eine 3σ-Präferenz für eine nichtverschwindende Wechselwirkung. Das ist noch kein endgültiger Beweis, aber stark genug, um die Idee ernsthaft weiterzuverfolgen.
Besonders spannend: Die Forschenden haben simuliert, wie sich diese Theorie in den Daten zukünftiger Himmelsdurchmusterungen zeigen würde. Und die Prognose ist klar: Missionen wie das Vera Rubin Observatory (LSST) und das chinesische Weltraumteleskop CSST (Xuntian), geplant für den Start 2027 (mit 2-Meter-Spiegel und Wartungsmöglichkeit an der Raumstation), sollten in der Lage sein, diese Effekte eindeutig zu bestätigen – oder zu widerlegen.
Fragen aus der Hörerschaft
Jochen fragt: ”Wie würde der Nachthimmel wohl aussehen, wenn wir dunkle Materie sehen könnten?”
Wolkig, mit ein bisschen Spinnennetz…
Jochen will wissen ”warum klumpt die dunkle Mater nicht selber auch zusammen?”
Weil sie nicht mit sich selbst wechselwirken und kollidieren kann
Niki und Michael wollen wissen wie das mit der Wechselwirkung von Neutrino ist: ”wieso tun sie das nur manchmal?”
Weil sie NUR mit der schwachen Kernkraft wechselwirken können.
Science Frames: Zurück in die Zukunft
Evi hat sich diesmal “Zurück in die Zukunft” angesehen und zwar nicht im Fernsehen, sondern im Kino.
Veranstaltungen
Eine LIVE Podcastaufnahme von “Das Universum” wird es am 10.02.2026 im Radiokulturhaus in Wien geben. Tickets gibt es hier. Und am 16. Juni machen wir das nochmal.
Außerdem: Am 29. März 2026 in Magdeburg wird die nächste LIVE SHOW von “Das Universum” stattfinden. Hier gibt es Tickets.
Florian wird weiterhin seine “Sternengeschichten LIVE” Show aufführen. Tickets und weitere Termine gibt es hier. Die Österreich-Premiere wird am 29. Januar 2026 in Wien stattfinden (Tickets).
Ruth wird 2026 zweimal musikalisch unterwegs sein, mit “Space Mission: Ein musikalisches Weltraumabenteuer”. Am 18.2.2026 in St. Pölten Tickets und am 24.3.2026 in Wr. Neustadt Tickets.
Die Science Busters sind auch wieder unterwegs, inklusive Florian. Das nächste Mal am 21.2 in der Seestadt, am 22.2. in Wien und danach in Berndorf und Ostdeutschland. Alle Infos und Tickets gibt es hier.
Neue Bücher und Hörbücher
Das neue Buch von Florian heißt “Die Farben des Universums”, erscheint im Februar 2026 und kann schon vorbestellt werden.
Evi hat mit ihren Kolleginnen von Cosmic Latte auch ein Buch geschrieben. Es heißt “Auf einen Kaffee im All” und man kann es schon vorbestellen.
Wer das aktuelle Buch von Ruth bestellen will, kann das hier machen
Und das Sternengeschichten Hörbuch von Florian kann man auch bestellen.
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Science Busters Buch
Außerdem haben die Science Busters ein neues Buch herausgebracht. Es heißt “Aus! Die Wissenschaft vom Ende” und sowohl Florian als auch Ruth haben darin jede Menge Geschichte aufgeschrieben.
Telegram, Discord und Mastodon
Das Universum gibt es auch bei Telegram. Dort könnt ihr mit anderen Hörerinnen und Hörern plaudern; auch Ruth, Evi und Florian sind da, um eure Fragen zu beantworten.
(Einen Discord-Kanal gibt es übrigens auch, den betreibe wir aber nicht selbst).
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Bücher
Das neue Buch von Florian heißt “Die Farben des Universums”, erscheint im Februar 2026 und kann schon vorbestellt werden.
Florian hat davor auch ein Buch geschrieben, gemeinsam mit Helmut Jungwirth. Es heißt “Eine Geschichte der Welt in 100 Mikroorganismen”, ist sehr hervorragend, überall zu kaufen wo man Bücher kaufen kann, weswegen es natürlich auch von allen gekauft werden sollte. Wer mehr über den Inhalt wissen will, kann diese Folge WRINT Wissenschaft anhören.
Ruths aktuelles Buch heißt “Sternenjahr auf Unsichtbar 12 Himmelsphänomene, die wir nicht sehen, obwohl sie da sind” und wir haben in dieser Folge des Podcasts sehr ausführlich darüber gesprochen. Kauft es, es ist super!
Kontakt
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Florian könnt ihr in seinem Podcast “Sternengeschichten” zuhören, zum Beispiel hier: https://sternengeschichten.podigee.io/ oder bei Spotify - und überall sonst wo es Podcasts gibt. Außerdem ist er auch noch regelmäßig im Science Busters Podcast zu hören.
Florian und Ruth findet ihr beide auch regelmäßig im WRINT Wissenschaft”-Podcast den es ebenfalls bei Spotify gibt
Evi betreibt gemeinsam mit ihren Kolleginnen Elka und Jana den Podcast “Cosmic Latte: Kaffeehausgespräche über Astronomie”.
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