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Beobachtung im Weltraum widerspricht gängiger Gravitationstheorie

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Von: Tanja Banner

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Offene Sternhaufen wie die bekannten Plejaden sind ein lockerer Verbund von einigen Dutzend bis hin zu mehreren tausend Sternen, die von schwachen Gravitationskräften zusammengehalten werden.
Offene Sternhaufen wie die bekannten Plejaden sind ein lockerer Verbund von einigen Dutzend bis hin zu mehreren tausend Sternen, die von schwachen Gravitationskräften zusammengehalten werden. © imago images/Shotshop

Die Beobachtung offener Sternhaufen führt Forschende zu einer Erkenntnis, die den Newtonschen Gravitationsgesetzen widerspricht.

Bonn – Ein internationales Forschungsteam, unter Beteiligung von Forschenden der Universität Bonn, hat bei der astronomischen Beobachtung offener Sternhaufen eine rätselhafte Entdeckung gemacht. Sie fordere die Newtonschen Gravitationsgesetze heraus, schreiben die Forschenden in ihrer Studie, die im Fachjournal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society erschienen ist.

Offene Sternhaufen, wie die bekannten Hyaden oder Plejaden im Sternbild Stier, entstehen, wenn in einer riesigen Gaswolke binnen kurzer Zeit tausende Sterne geboren werden. Diese blasen bei ihrer „Zündung“ die Reste der Gaswolke weg, wobei sich der Haufen ausdehnt. Es entsteht ein lockerer Verbund von einigen Dutzend bis hin zu mehreren tausend Sternen, die von schwachen Gravitationskräften zusammengehalten werden.

„Meist überleben offene Sternhaufen nur einige hundert Millionen Jahre, bevor sie sich auflösen“, erklärt Pavel Kroupa von der Universität Bonn in einer Mitteilung. Dabei verlieren die Sternhaufen regelmäßig Sterne, die sich in zwei sogenannten „Gezeiten-Armen“ sammeln. Einer der Arme befindet sich hinter dem Sternhaufen, einer davor.

Astronomie: Verhalten offener Sternhaufen widerspricht Newtonschen Gravitationsgesetzen

Die Newtonschen Gravitationsgesetze besagen laut Studien-Co-Autor Jan Pflamm-Altenburg, dass es Zufall ist, in welchem der beiden Arme ein verlorener Stern landet. Dementsprechend müssten beide Arme in etwa dieselbe Zahl von Sternen enthalten. „Wir konnten in unserer Arbeit aber erstmals nachweisen, dass das nicht stimmt“, erklärt Pflamm-Altenburg und fährt fort: „In den Haufen, die wir untersucht haben, enthält der vordere Arm stets deutlich mehr Sterne als der hintere.“

Das Erstaunliche: Die Beobachtungsdaten, die die Forschenden für ihre Studie gesammelt und ausgewertet haben, passen nicht zu den Newtonschen Gravitationsgesetzen, jedoch zu einer These, die in Fachkreisen MOND (Modified Newtonian Dynamics) genannt wird. „Vereinfacht gesagt, können Sterne einen Haufen laut MOND durch zwei verschiedene Türen verlassen“, erklärt Kroupa. „Die eine führt zum hinteren Gezeitenarm, die andere zum vorderen. Die erste ist aber viel schmaler als die zweite - es ist also unwahrscheinlicher, dass ein Stern den Haufen durch sie verlässt. Die Newtonsche Gravitationstheorie hingegen sagt voraus, dass beide Türen gleich breit sein müssten.“

Alternative Gravitationstheorie löst mehrere Mysterien

Die zu erwartende Sternen-Verteilung „stimmt erstaunlich gut mit den Beobachtungen überein“, betont Ingo Thies, der an den entsprechenden Simulationen beteiligt war. Auch in einem weiteren Punkt decken sich die Simulationen laut Mitteilung der Universität Bonn mit den Beobachtungen: Sie sagen voraus, wie lange offene Sternhaufen überleben – und zwar deutlich kürzer, als laut Newton zu erwarten wäre. „Das erklärt ein seit langem bekanntes Mysterium, nämlich, dass Sternhaufen in nahen Galaxien schneller zu verschwinden scheinen, als sie sollten“, erläutert Kroupa.

MOND-Theorie ist in der Fachwelt umstritten

Doch es gibt einen Haken: Die MOND-Theorie ist in der Fachwelt umstritten. In ihr hätten die Newtonschen Gravitationsgesetze unter bestimmten Umständen keine Gültigkeit, sondern müssten abgeändert werden – was weitreichende Konsequenzen auch für andere Bereiche der Physik hätte. „Andererseits löst sie viele Probleme, mit denen die Kosmologie heute zu kämpfen hat“, stellt Kroupa fest.

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Noch etwas ist in der MOND-Theorie anders: In ihr gibt es keine dunkle Materie – eine Substanz, die in den 1930er Jahren erdacht wurde, um Diskrepanzen in der beobachteten Bewegung von Sternen und Galaxien zu erklären. Dunkle Materie füllt Löcher mit großen Mengen einer unsichtbaren Masse, nach der Forschende seit langer Zeit suchen. Bisher wurden sie nicht fündig. Ob das bedeutet, dass MOND die korrektere Theorie ist, ist bislang unklar – die Forschenden der aktuellen Studie arbeiten an weiteren Simulationen, die mehr Beweise finden sollen, die für oder gegen die MOND-Theorie sprechen. (tab)

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