Astronomische Beobachtung widerspricht der gängigen Gravitationstheorie

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

Die Beobachtung offener Sternhaufen führt Forscher zu einem Befund, der 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 widersetzen sich Newtons Gravitationsgesetzen, schreiben die Forscher in ihrer Studie, die im Fachblatt Monthly Notices of the Royal Astronomical Society erschienen ist.

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. Diese blasen beim “Zünden” die Reste der Gaswolke weg, wodurch sich der Cluster ausdehnt. Es bildet sich ein loses Netzwerk aus einigen Dutzend bis mehreren Tausend Sternen, zusammengehalten von schwachen Gravitationskräften. „Die meisten offenen Sternhaufen überleben nur wenige hundert Millionen Jahre, bevor sie sich auflösen“, erklärt Pavel Kroupa von der Universität Bonn in einer Stellungnahme. Sternhaufen verlieren regelmäßig Sterne, die in zwei sogenannte „Gezeitenarme“ gruppiert werden. Einer der Arme befindet sich hinter dem Sternhaufen, einer davor.

Das Verhalten des offenen Sternhaufens widerspricht Newtons Gravitationsgesetzen

Laut Studien-Co-Autor Jan Pflamm-Altenburg deuten Newtons Gravitationsgesetze darauf hin, dass es ein Zufall ist, in welchem ​​der beiden Arme ein verirrter Stern landet. Folglich sollten beide Arme ungefähr die gleiche Anzahl von Sternen enthalten. „In unserer Arbeit konnten wir aber erstmals zeigen, 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 Überraschendste: Die Beobachtungsdaten, die die Forscher für ihre Studie gesammelt und ausgewertet haben, entsprechen nicht den Newtonschen Gravitationsgesetzen, sondern einer These, die Experten MOND (Modified Newtonian Dynamics) nennen. „Einfach ausgedrückt können Sterne einen Sternhaufen je nach MOND durch zwei verschiedene Türen verlassen“, erklärt Kroupa. „Der eine führt zum nachlaufenden Gezeitenpfad, der andere nach vorne. Allerdings ist ersterer viel schmaler als letzterer, wodurch es unwahrscheinlicher wird, dass ein Stern den Haufen durch ihn verlässt.“ Die Theorie der Newtonschen Gravitation dagegen , sagt voraus, dass die beiden Gates die gleiche Breite haben sollten.

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Die alternative Gravitationstheorie löst mehrere Rätsel

Die erwartete Verteilung der Sterne “entspricht erstaunlich gut den Beobachtungen”, betont Ingo Thies, der an den entsprechenden Simulationen beteiligt war. Laut einer Mitteilung der Universität Bonn stimmen die Simulationen auch in anderer Hinsicht mit den Beobachtungen überein: Sie sagen voraus, wie lange offene Sternhaufen überleben werden, und zwar viel kürzer, als Newton erwartet. „Dies erklärt ein seit langem bekanntes Rätsel, nämlich dass Sternhaufen in nahen Galaxien schneller zu verschwinden scheinen, als sie sollten“, erklärt Kroupa.

Die MOND-Theorie ist in der Fachwelt umstritten

Doch es gibt ein Problem: 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 Kroupa.

Eine andere Sache ist bei der MOON-Theorie anders: Sie enthält keine dunkle Materie, eine Substanz, die in den 1930er Jahren erfunden wurde, um Diskrepanzen in der beobachteten Bewegung von Sternen und Galaxien zu erklären. Dunkle Materie füllt die Löcher mit großen Mengen einer unsichtbaren Masse, nach der Forscher lange gesucht haben. Sie haben noch nichts gefunden. Ob dies bedeutet, dass MOND die zutreffendste Theorie ist, ist noch nicht klar: Die Forscher der aktuellen Studie arbeiten an weiteren Simulationen, die mehr Beweise finden sollen, die für oder gegen die MOND-Theorie sprechen. (Tab)