Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Studie stürzt Standardtheorie der Kosmologie in die Krise

05.05.2009
Muss Newtons Gravitationstheorie abgeändert werden, weil sie zur Erklärung mancher Beobachtungen nicht taugt?

Inzwischen mehren sich die Stimmen, die diese ketzerische These unterstützen. Zwei neue Studien zu den so genannten Satellitengalaxien in der Peripherie der Milchstraße dürften ihr nun weiteren Auftrieb geben. Durchgeführt wurden sie von Physikern der Universität Bonn zusammen mit Kollegen aus Österreich und Australien. Ihre Ergebnisse könnten das Theorie-Gebäude der Standardphysik ins Wanken bringen.

Kosmologen erklären sich heute viele ansonsten unerklärliche Beobachtungen mit Hilfe der ominösen dunklen Materie. In den letzten zwei Jahrzehnten wurde sehr viel Aufwand in diesem Forschungsgebiet betrieben. Dennoch wurde bislang nicht direkt nachgewiesen, dass es diese rätselhafte Substanz überhaupt gibt.

Und selbst wenn es sie gäbe, würde das längst nicht alle Abweichungen oder Widersprüche zwischen den Messungen und den theoretischen Vorhersagen beseitigen. Seit einiger Zeit mehrt sich daher die Zahl derer unter den Physikern, die die Existenz dunkler Materie anzweifeln. Es wurden auch schon konkurrierende Gravitationstheorien entwickelt, die ohne dieses Konstrukt auskommen. Ihr Problem ist lediglich, dass sie in Konflikt mit der Newtonschen Gravitationstheorie stehen.

"Möglicherweise lag Newton aber tatsächlich falsch", erklärt Professor Dr. Pavel Kroupa vom Argelander-Institut für Astronomie (AIfA) der Universität Bonn. "Seine Theorie beschreibt zwar die Alltagseffekte der Schwerkraft auf der Erde, die wir sehen und messen können. Die tatsächliche Physik hinter der Gravitation kennen wir aber vielleicht noch gar nicht."

Eine gewagte These, die jedoch inzwischen gerade in Europa mehr und mehr Anhänger findet. Zwei neue Studien dürften ihr nun weiteren Auftrieb geben. Darin untersuchen Kroupa und sein ehemaliger Mitarbeiter Dr. Manuel Metz zusammen mit Professor Dr. Gerhard Hensler und Dr. Christian Theis aus Wien sowie Dr. Helmut Jerjen aus Canberra, Australien, die so genannten Satellitengalaxien der Milchstraße.

Darunter versteht man Zwerggalaxien mit teilweise nur ein paar tausend Sternen. Der Standardtheorie zufolge kommen sie vermutlich zu Hunderten in der Umgebung der meisten großen Galaxien vor. Bislang wurden jedoch erst 30 derartiger Satelliten um die Milchstraße beobachtet. Man führt diese Diskrepanz oft darauf zurück, dass der Grossteil der Satellitengalaxien viel zu lichtschwach ist, um gesehen zu werden.

Die Physiker haben diese Sternagglomerate in ihrer Studie nun genauer unter die Lupe genommen. Dabei sind sie auf einige erstaunliche Phänomene gestoßen: "Zunächst einmal stimmt etwas nicht mit ihrer Verteilung", erklärt Professor Kroupa: "Eigentlich sollten die Satelliten gleichmäßig um ihre jeweilige Muttergalaxie angeordnet sein. Das sind sie aber nicht."

Genauer gesagt: Die klassischen Satelliten der Milchstraße - das sind die elf hellsten Zwerggalaxien - liegen alle mehr oder weniger in derselben Ebene. Sie bilden also eine Art Scheibe. Zudem konnten die Forscher zeigen, dass die meisten von ihnen in derselben Richtung um die Milchstraße rotieren - ähnlich wie die Planeten um die Sonne.

Dieser Befund lässt sich nach Ansicht der Physiker nur mit der Annahme erklären, dass die Satelliten vor langer Zeit bei der Kollision junger Galaxien entstanden sind. "Aus dem 'Schrott', der bei einem solchen Crash entsteht, können sich rotierende Zwerggalaxien bilden", erläutert Manuel Metz, der inzwischen an das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt gewechselt ist. Doch auch die Crash-Theorie hat einen Haken: Die Satelliten, die dabei entstehen, können laut Theorie keine dunkle Materie enthalten. Das steht jedoch im Widerspruch zu einer weiteren Beobachtung: "Die Sterne in den jetzt untersuchten Satelliten bewegen sich viel schneller, als sie es nach den Berechnungen dürften. Als Ursache kommt aus klassischer Sicht eigentlich nur die Anwesenheit dunkler Materie in Frage", sagt Manuel Metz.

Oder man nimmt an, dass wesentliche Grundlagen der Physik bislang falsch verstanden wurden. "Eine Lösung gibt es nur, wenn wir uns von der klassischen Gravitationstheorie Newtons lösen", sagt Pavel Kroupa. "Wahrscheinlich leben wir in einem nicht-newtonschen Universum. Wenn diese Annahme stimmt, lassen sich unsere Beobachtungen auch ohne dunkle Materie erklären." Solche Ansätze finden auch in einigen anderen Forschungsgruppen in Europa viel Beachtung.

Es hat schon fast Tradition, die newtonsche Gravitationstheorie in Extrembereichen durch andere Theorien abzulösen. In den letzten hundert Jahren wurde das bereits dreimal notwendig: bei hohen Geschwindigkeiten (durch die Theorie der speziellen Relativität), in der Nähe großer Massen (durch die allgemeine Relativitätstheorie) und bei sehr kleinen Raumabständen (durch die Quantenmechanik). Die aktuelle Studie unterstützt die These, dass in den Bereichen von Galaxien, in denen extrem schwache Beschleunigungen herrschen, eine "modifizierte Newtonsche Dynamik" (MOND) gilt. Diese Feststellung hat tiefgreifende Implikationen für die fundamentale Physik im Allgemeinen. "Die Resultate der Studie decken sich komplett mit dem, was man nach einer solchen Modifikation der Newtonschen Theorie erwarten würde", urteilt der bekannte Astrophysiker Bob Sanders von der Universität Groningen. "Gleichzeitig widersprechen sie diametral den Vorhersagen der Dunkle-Materie-Hypothese. Nur selten sind Beobachtungsdaten so definitiv."

Metz, Manuel; Kroupa, Pavel; Theis, Christian; Hensler, Gerhard; Jerjen, Helmut: Did the Milky Way dwarf satellites enter the halo as a group? (The Astrophysical Journal 2009; doi: 10.1088/0004-637X/697/1/269)

Metz, Manuel; Kroupa, Pavel; Jerjen, Helmut: Discs of Satellites: the new dwarf spheroidals (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 2009;

doi: 10.1111/j.1365-2966.2009.14489.x)

Hinweis für Redaktionen: Die umstrittene Theorie der "modifizierten Newtonsche Dynamik" (MOND) wird vom 25. bis 29. Mai auch auf einer internationalen Tagung in Bad Honnef diskutiert, zu der auch Journalisten herzlich willkommen sind.

Kontakt:
Professor Dr. Pavel Kroupa
Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn
Telefon: 0228/73-6140, E-Mail: pavel@astro.uni-bonn.de
Dr. Manuel Metz
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Telefon: 0228/447-511, E-Mail: manuel.metz@dlr.de

Frank Luerweg | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de
http://www.dlr.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Studien Analysen:

nachricht Klimawandel: ungeahnte Rolle der Bodenerosion
11.04.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Europaweite Studie zu „Smart Engineering“
30.03.2017 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Studien Analysen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie