22.11.2010

Dunkle Materie in Frage gestellt

Astronomen finden gravierende Widersprüche der CDM-Theorie bei kleinen Skalen.


Astronomen finden gravierende Widersprüche der CDM-Theorie bei kleinen Skalen.

Astronomen aus Deutschland, Österreich, Frankreich und Australien haben in einem internationalen Forschungsprojekt so genannte Gezeiten-Zwerggalaxien untersucht. Diese sind in jenen großen Materieauswürfen (Gezeitenarmen) zu finden, die beim Verschmelzen zweier Galaxien entstehen. Ausgehend von ihren Ergebnissen stellen die Forscher in ihrer aktuellen Publikation die Existenz der Dunklen Materie in Frage.

Abb.: Simulation von Einheiten Dunkler Materie um das Hauptpotential der massereicheren Milchstraße mit einer Ausdehnung von 200 Kiloparsec (entspricht dem sechsfachen Durchmesser der Milchstraße) (Bild: Joachim Stadel)

"Die Mehrzahl der Astronomen ist davon überzeugt, dass sich 'das Universum und der ganze Rest' nur mit der Existenz von Cold Dark Matter (CDM) erklären lässt – das ist Materie, die nicht direkt beobachtbar ist, aber die Masse im Universum bei weitem dominiert und gravitativ mit sichtbarer Materie wechselwirkt, ohne sich wie diese zu verhalten", sagt Gerhard Hensler vom Institut für Astronomie der Universität Wien. Seit den 1970er-Jahren wird erfolglos nach den unsichtbaren Teilchen geforscht.

"Die Idee der Dunklen Materie hat sich derart festgesetzt, dass viele keine Kritik daran akzeptieren", so Hensler. "Auf großen Skalen funktioniert die Theorie wunderbar. Es gibt zurzeit keine bessere Erklärung für bestimmte Phänomene, die wir zwar beobachten, aber nicht allein mit der Masse der sichtbaren Materie erklären können." Dazu gehört u.a., dass Galaxien so schnell rotieren, dass die Sterne darin nicht den Gesetzen der Fliehkraft entsprechen. Kalte Dunkle Materie hält angeblich dank ihrer Masseanziehung die Galaxien zusammen.

Das CDM-Szenario wankt, sobald man sich auf kleine Skalen begibt. Die Wissenschaftler untersuchten in ihrer Studie Satellitengalaxien, die um unsere Milchstraße kreisen: "Hier passen die Vorhersagen vorne und hinten nicht mit den Beobachtungsdaten überein." Nun präsentierten sie fünf Widersprüche, die das Dunkle-Materie-Modell vor massive Probleme stellen. Die Ergebnisse basieren auf Beobachtungsdaten von rund 50 Satellitengalaxien der Milchstraße und des Andromeda-Nebels.

Einer dieser Widersprüche ist die Diskrepanz zwischen den errechneten und den beobachteten Masse-Leuchtkraft-Verhältnissen in Satellitengalaxien: Nach dem CDM-Szenario sollten sie umso heller leuchten, je mehr Dunkle Materie sie enthalten, da Dunkle Materie sichtbare Materie anzieht. "Die Ergebnisse unserer Parameterstudie weichen jedoch eindeutig von den Vorhersagen der Simulationen ab", erläutert Hensler. Außerdem sollten dem Modell zufolge mindestens 1.000 Satellitengalaxien um unsere Milchstraße und den Andromeda-Nebel kreisen. Tatsächlich sieht man jedoch nur 25, die nicht zufällig verteilt sind, wie die Theorie vorhersagt, sondern eine Art Scheibe bilden. Deshalb bevorzugen die Wissenschafter die These, dass diese Zwerggalaxien als Gezeitengalaxien entstanden sind.

Auch weitere Beobachtungen, etwa Schwankungen in der Rotationkurve von Galaxien, können mit dem CDM-Modell nicht erklärt werden. "Wir müssen anfangen, Alternativen ernsthaft in Erwägung zu ziehen", sagt Hensler. Dazu zählt die Anpassung der Newtonschen Gravitationstheorie – wie es die VertreterInnen der Modifizierten Newtonschen Dynamik (MOND-Theorie) versuchen. "Vermutlich liegt die Ursache sogar noch tiefer in den Grundfesten unserer Physik", so Hensler.

Universität Wien / AL

 

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