Lag Newton falsch?

Wiener Forscher stellen Gravitationsgesetz infrage

Beim berühmten Fall des Apfels stimmt Newtons Gravitationsgesetz auch mehr als 300 Jahre nach seiner Formulierung noch, doch in Extrembereichen wird es immer mehr durch andere Theorien abgelöst: bei hohen Geschwindigkeiten durch die spezielle Relativitätstheorie, in der Nähe großer Massen durch die allgemeine Relativitätstheorie und bei sehr kleinen Strukturen durch die Quantenmechanik. Studien von österreichischen und deutschen Astronomen an sogenannten Satellitengalaxien am Rande der Milchstraße bringen die Standardtheorie und deren "Krücke", die "Dunkle Materie", jetzt neuerlich unter Druck, wie die Uni Wien in einer Aussendung mitteilte.

Pavel Kroupa vom Institut für Astronomie der Universität Bonn und Manuel Metz vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt haben gemeinsam mit Gerhard Hensler und Christian Theis vom Institut für Astronomie der Universität Wien und Helmut Jerjen von der Nationaluniversität Australiens in Canberra sogenannte Satellitengalaxien der Milchstraße untersucht. Das sind Zwerggalaxien mit teilweise nur ein paar Tausend Sternen, die laut Standardkosmologie zu hunderten in der Umgebung der meisten großen Galaxien vorkommen sollten. Bisher wurden zwar erst 30 derartige Satelliten um die Milchstraße beobachtet, man geht aber davon aus, dass der Großteil davon viel zu lichtschwach ist, um gesehen zu werden.

Wissenschaftler stießen auf erstaunliche Phänomene
Bei der Studie der Zwerggalaxien sind die Wissenschaftler auf einige erstaunliche Phänomene gestoßen: Zunächst einmal stimmt ihre Verteilung nicht. "Eigentlich sollten die Satelliten gleichmäßig um ihre jeweilige Muttergalaxie angeordnet sein. Das sind sie aber nicht." Die klassischen Satelliten der Milchstraße - das sind die elf hellsten Zwerggalaxien - liegen alle mehr oder weniger in derselben Ebene, bilden also eine Art Scheibe, die stark geneigt zur Äquatorialebene der Milchstraße liegt.

Zudem konnten die Forscher zeigen, dass die meisten von ihnen in derselben Richtung um die Milchstraße rotieren - ähnlich wie die Planeten um die Sonne. Eine Erklärung dafür wäre, dass die Satelliten vor langer Zeit bei der Kollision junger Galaxien entstanden sind. Aus dem dabei entstandenem "Schrott" könnten sich rotierende Zwerggalaxien bilden, so die Annahme. Der Haken dabei: Die dabei entstehenden Satelliten könnten nach theoretischen Berechnungen keine "Dunkle Materie" enthalten.

Die Zwerggalaxien weisen weiters verschiedene Häufungen und Klumpungen auf, die es eigentlich nicht geben dürfte, wären sie in "Dunkler Materie" eingebettet, erklärte Hensler. Außerdem haben die Satellitengalaxien sogenannte Gezeitenarme, die durch die Gravitation der Milchstraße entstehen. Auch diese dürfte es nicht geben, wenn die "Dunkle Materie" existieren sollte.

"Möglicherweise lag Newton tatsächlich falsch“
Die "Dunkle Materie" wurde von den Kosmologen für die Erklärung vieler andernfalls unerklärlicher Beobachtungen angenommen, konnte aber bisher noch nie direkt nachgewiesen werden. Zudem würde sie längst nicht alle Abweichungen oder Widersprüche zwischen Messungen und theoretischen Vorhersagen beseitigen. Seit einiger Zeit gibt es deshalb immer mehr Physiker, die die Existenz "Dunkler Materie" anzweifeln. Es wurden auch schon alternative Gravitationstheorien entwickelt, die ohne dieses Konstrukt auskommen. Allerdings stimmen diese nicht mit der Newtonschen Gravitationstheorie überein. "Möglicherweise lag Newton aber tatsächlich falsch", erklärte Kroupa von der Universität Bonn. Seine Theorie würden zwar die Alltagseffekte der Schwerkraft auf der Erde, die wir sehen und messen können, beschreiben. "Die tatsächliche Physik hinter der Gravitation kennen wir aber noch gar nicht", so Hensler.

Kroupa nimmt an, dass "wir in einem nicht-newtonschen Universum leben". Wenn dies stimme, würden sich die Beobachtungen an den Satellitengalaxien auch ohne Dunkle Materie erklären lassen. Die beobachteten Phänomene bei den Satellitengalaxien würden die These unterstützen, dass in jenen Bereichen von Galaxien, wo extrem schwache Beschleunigungen herrschen, eine "modifizierte Newtonsche Dynamik" (Modified Newtonian Dynamics, MOND) angewendet werden muss.