Astronomische Beobachtung widerspricht gängiger Gravitationstheorie

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mit: Tanja Banner

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Diffuse Sternhaufen, wie die bekannten Plejaden, sind lose Ansammlungen von einigen Dutzend bis einigen Tausend Sternen, die durch schwache Gravitationskräfte zusammengehalten werden.
Diffuse 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 verstreuter Sternhaufen führt Forscher zu einer Entdeckung, die Newtons Gravitationsgesetzen widerspricht.

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

Verstreute 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, der andere davor.

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Das Verhalten verstreuter Sternhaufen widerspricht den Newtonschen Gravitationsgesetzen

Laut dem Co-Autor der Studie, Jan Pflam-Altenburg, besagen die Newtonschen Gravitationsgesetze, dass dies ein Zufall ist, bei dem ein verlorener Stern aus zwei Armen fällt. Dementsprechend sollten beide Hände etwa gleich viele Sterne enthalten. „Allerdings konnten wir in unserer Arbeit erstmals nachweisen, dass das nicht stimmt“, erklärt Pflam-Altenburg und fährt fort: „In den von uns untersuchten Haufen enthält der vordere Arm immer viel mehr Sterne als der hintere Arm. .”

Das Kuriose: Die Beobachtungsdaten, die die Forscher für ihre Studie gesammelt und ausgewertet haben, stimmen nicht mit den Newtonschen Gravitationsgesetzen überein, wohl aber mit der These, die Experten MOND (modifizierte Newtonsche Dynamik) nennen. „Einfach ausgedrückt können Sterne laut MOON den Haufen durch zwei verschiedene Türen verlassen“, erklärt Krupa. „Einer führt zum hinteren Kanal, der andere nach vorne. Ersteres ist jedoch viel schmaler als letzteres, wodurch es weniger wahrscheinlich ist, dass der Stern den Haufen durch ihn verlässt. Newtons Gravitationstheorie hingegen sagt voraus, dass beide Türen gleich breit sein sollten.’

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Eine alternative Gravitationstheorie löst mehrere Rätsel

Die erwartete Verteilung der Sterne „passt überraschend gut zu den Beobachtungen“, betont Inga Thies, die 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 verstreute Sternhaufen leben 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 – mit weitreichenden Folgen für andere Bereiche der Physik. „Andererseits löst es viele der Probleme, mit denen die Kosmologie heute zu kämpfen hat“, bemerkt Krupa.

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Etwas anderes an der MOON-Theorie ist, dass sie keine dunkle Materie enthält, 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 einer großen Menge unsichtbarer Masse, nach der Forscher lange gesucht haben. Habe noch nichts gefunden. Ob dies bedeutet, dass MOND eine korrektere Theorie ist, ist noch nicht klar – 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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