Physik iN ösTerreich

Physik in österreichZweifel an Newtons GravitationstheorieImmer häufiger wird Newtons Gravitationstheoriein Frage gestellt, weil sieBefunde, die aus Beobachtung in derAstrophysik hervorgegangen sind, nichterklären kann. Neuen Gesprächsstoffhierfür liefern zwei neue Studien zu denSatellitengalaxien in der Peripherie derMilchstraße, geleitet von Pavel Kroupaund Manuel Metz aus Bonn zusammenmit Gerhard Hensler und Christian Theisvom Institut für Astronomie der UniversitätWien sowie Helmut Jerjen vonder Nationaluniversität Austrialien inCanberra.Dunkle MaterieViele unerklärliche Beobachtungen ausden Studien werden von Kosmologenmit Hilfe der dunklen Materie erläutert,gerade in den letzten zwei Jahrzehntenwurde diesem Forschungsgebiet sehrviel Aufmerksamkeit geschenkt. GerhardHensler vermisst nach wie vor eindeutigeBeweise für die Existenz dieserrätselhaften Substanz und auch wennes sie gäbe, würde sie längst nichtalle Unklarheiten zwischen den Beobachtungenund den Berechnungenbeseitigen.Die kritischen Stimmen der Physiker,die die Existenz der dunklen Materiein Frage stellen, häufen sich schonseit längerem. Es wurden auch schoneigenständige Gravitationstheorienentworfen, die ohne dunkle Materieauskommen. Diese lassen sich allerdingsnicht mehr mit der von Newtonaufgestellten Basistheorie vereinen.Möglicherweise lag Newton ja tatsächlichfalsch, zumindest sind sich Kroupaund Hensler hier einig. Seine Gravitationstheoriebeschreibt zwar die für unsseh- und messbaren Grundregeln derSchwerkraft auf der Erde, aber die tatsächlichePhysik hinter der Gravitationkennen wir noch nicht.SatellitengalaxienDie neuen Resultate zweier Studienwerfen große Zweifel an Newtons Gravitationstheorieauf. In diesen Studienuntersuchten die Forscher die Satellitengalaxiender Milchstraße, das sindZwerggalaxien die zum Teil nur einpaar tausend Sterne haben. Nach derStandardkosmologie kommen diese zuHunderten in der Peripherie der meistengroßen Galaxien vor, bisher wurdenallerdings erst 30 solcher Satelliten umdie Milchstraße gesichtet. Diese geringeAnzahl wird oft darauf zurückgeführt,dass die meisten Satellitengalaxiensehr lichtschwach sind und deswegennicht gesichtet werden können.Die Forscher haben sich nun intensivermit dieser Anhäufung von Satellitenbeschäftigt und sind auf bemerkenswerteResultate gekommen, die Verteilungder Satelliten verhält sich ganzanders als erwartet. Eigentlich solltensie alle gleichmäßig um ihre jeweiligeMuttergalaxie verteilt sein, das sind sieaber nicht. Die elf hellsten Zwerggalaxien,also die klassischen Satellitender Milchstraße, liegen alle ungefährauf derselben Ebene und bilden somiteine Scheibe. Des Weiteren konntendie Wissenschafter beobachten, dassdie meisten von ihnen, ähnlich wie diePlaneten um die Sonne, in derselbenRichtung um die Milchstraße rotieren.Von Theorie entfernenNach Ansicht der Forscher lässt sichdies nur damit erklären, dass die Satellitendas Resultat von Kollisionen jungerGalaxien sind. Die rotierenden Zwerggalaxienbilden sich aus dem Schrott,der bei so einer Kollision entsteht.Aber auch diese Theorie ist nicht ganzzweifelsfrei, da die Satelliten, die hierentstehen, nach den Berechnungender Physiker zufolge keine dunkle Materieenthalten können, was wiederumganz im Widerspruch zu einer weiterenBeobachtung steht. Diese zeigtnämlich auf, dass die Sterne in denuntersuchten Satelliten sich wesentlichschneller bewegen, als sie es den Berechnungennach sollten. Als Erklärunghierfür kommt für die Wissenschaftereigentlich nur die Annahme von dunklerMaterie in Frage.Eine zweite Möglichkeit wäre, das bislanggrundlegende Regeln der Physikeinfach falsch verstanden wurden.Nach Kroupa könne man nur zu einerLösung finden, wenn man sich von dernewtonschen Gravitationstheorie entfernt.Wenn die Annahme stimmt, dassdie bisherige Basistheorie der Kosmologieschlichtweg falsch ist, so würdensich die Beobachtungen auch ohnedunkle Materie erklären lassen.Die Wissenschafter sind der Meinung,dass aufgrund ihrer Beobachtungsergebnisseeine angepasste, modifiziertenewtonsche Dynamik auf die Bereichein Galaxien, in denen äußerst schwacheBeschleunigungen herrschen, angewendetwerden muss.Gerhard HenslerDie Ablösung von der GravitationstheorieNewtons in Extrembereichenwäre keine Neuheit. Schon dreimalmusste man sich innerhalb der letztenhundert Jahre von ihr lösen: bei hohenGeschwindigkeiten durch die Theorieder speziellen Relativität, in der Nähevon großen Massen durch die allgemeineRelativitätstheorie sowie beisehr kleinen Raumabständen durch dieQuantenmechanik.Für Gerhard Hensler und seine Arbeitsgruppe,die mit ihrem vom FWFgeförderten Projekt mit Hilfe von Computermodellendie Entwicklung von Satellitengalaxienerforscht, ist allerdingsjetzt schon klar, dass durch diese phänomenalenForschungsergebnisse dieParameter der Studie weit ausgebautwerden müssen. Nr. 2/2009 9