Astronomische Beobachtung widerspricht gängiger Gravitationstheorie

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Offene Sternhaufen wie die bekannten Plejaden sind lose Ansammlungen von einigen Dutzend bis einigen Tausend Sternen, die durch schwache Gravitationskräfte zusammengehalten werden.
Offene Sternhaufen wie die bekannten Plejaden sind lose Ansammlungen von einigen Dutzend bis einigen Tausend Sternen, die durch schwache Gravitationskräfte zusammengehalten werden. © imago images/Shotshop

Die Beobachtung offener Sternhaufen führt Forscher zu einer Entdeckung, die Newtons Gravitationsgesetzen widerspricht.

Bonn – Ein internationales Forscherteam, dem auch Forscher der Universität Bonn angehören, hat bei der astronomischen Beobachtung offener Sternhaufen eine mysteriöse Entdeckung gemacht. Sie fordern Newtons Gravitationsgesetze heraus, schreiben die Forscher in ihrer im Fachblatt veröffentlichten Studie Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society erschien.

Offene Sternhaufen, wie die bekannten Hyaden oder Plejaden im Sternbild Stier, entstehen, wenn Tausende von Sternen in kurzer Zeit in einer riesigen Gaswolke geboren werden. Wenn sie „zünden“, blasen sie die Reste der Gaswolke weg, wodurch sich der Cluster ausdehnt. Es entsteht ein loses Netzwerk aus mehreren zehn bis mehreren tausend Sternen, die durch schwache Gravitationskräfte zusammengehalten werden. „Die meisten offenen Sternhaufen überleben nur wenige hundert Millionen Jahre, bevor sie sich auflösen“, erklärt Pavel Krupa von der Universität Bonn in einer Stellungnahme. Sternhaufen verlieren regelmäßig Sterne, die sich zu zwei sogenannten „Gezeitenarmen“ sammeln. Einer der Arme befindet sich hinter dem Sternhaufen, einer davor.

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Das Verhalten eines offenen Sternhaufens widerspricht Newtons Gravitationsgesetzen

Laut dem Co-Autor der Studie, Jan Pflam-Altenburg, besagen die Newtonschen Gravitationsgesetze, dass es ein Zufall ist, dass ein verlorener Stern von beiden Seiten landet. Daher sollten beide Arme ungefähr die gleiche Anzahl von Sternen enthalten. „In unserer Arbeit konnten wir aber erstmals nachweisen, dass dem nicht so ist“, erklärt Pflamm-Altenburg und fährt fort: „Bei den von uns untersuchten Sternhaufen enthält der vordere Arm immer deutlich mehr Sterne als der hintere Arm. .

Das Erstaunliche: Die Beobachtungsdaten, die die Forscher für ihre Studie gesammelt und ausgewertet haben, passen nicht zu Newtons Gravitationsgesetzen, wohl aber zu einer These, die Experten MOND (Modified Newtonian Dynamics) nennen. „Einfach ausgedrückt können sich laut MOND Sterne durch zwei verschiedene Türen sammeln“, erklärt Krupa. „Einer führt zur hinteren Flut und der andere nach vorne. Ersteres ist jedoch viel schmaler als letzteres, was es weniger wahrscheinlich macht, dass der Stern den Haufen durch ihn verlässt. Newtons Gravitationstheorie hingegen schreibt vor, dass beide Türen gleich breit sein sollten.

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Eine alternative Gravitationstheorie löst mehrere Rätsel

Die zu erwartende Sternenverteilung „stimmt erstaunlich gut mit Beobachtungen überein“, betont Ingo Thies, der an den entsprechenden Simulationen beteiligt war. Laut einer Mitteilung der Universität Bonn stimmen die Simulationen in einer anderen Hinsicht mit den Beobachtungen überein: Sie sagen voraus, wie lange offene Sternhaufen überleben werden – und viel kürzer als Newton erwartet. „Das erklärt ein seit langem bekanntes Rätsel, nämlich dass Sternhaufen in nahen Galaxien schneller zu verschwinden scheinen, als sie sollten“, erklärt Krupa.

Die MOND-Theorie ist in der Fachwelt umstritten

Doch die Sache hat einen Haken: Die MOND-Theorie ist in der Fachwelt umstritten. Darin würden die Newtonschen Gravitationsgesetze unter Umständen nicht gelten, sondern müssten modifiziert werden – was weitreichende Folgen für andere Bereiche der Physik hätte. „Andererseits löst es viele Probleme, mit denen die Kosmologie heute zu kämpfen hat“, bemerkt Krupa.

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Etwas anderes ist an der MOON-Theorie anders: Sie enthält keine dunkle Materie – eine Substanz, die in den 1930er Jahren erfunden wurde, um Unterschiede in der beobachteten Bewegung von Sternen und Galaxien zu erklären. Dunkle Materie füllt die Löcher mit großen Mengen unsichtbarer Masse, nach der Forscher lange gesucht haben. Bisher haben sie nichts gefunden. Ob dies bedeutet, dass MOND die richtigere Theorie ist, ist vorerst unklar – die Forscher der aktuellen Studie arbeiten an weiteren Simulationen, die weitere Beweise finden sollen, die für oder gegen die MOND-Theorie sprechen. (Tab)

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