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Beobachtungen an offenen Sternhaufen führen Forscher zu Schlussfolgerungen, die Newtons Gravitationsgesetzen widersprechen.
Bonn – Ein internationales Forschungsteam, dem auch Forscher der Universität Bonn angehören, hat bei der Beobachtung eines offenen astronomischen Sternhaufens eine mysteriöse Entdeckung gemacht. Sie stellten Newtons Gravitationsgesetze in Frage, schrieben die Forscher in einer in der Fachzeitschrift veröffentlichten Studie Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society erschien.
Offene Sternhaufen, wie die berühmten Hyaden oder Plejaden im Stier, entstehen, wenn Tausende von Sternen in kurzer Zeit in einer riesigen Gaswolke geboren werden. Wenn diese „gezündet“ werden, blasen sie die Reste der Gaswolke weg und bewirken, dass sich der Schornstein ausdehnt. Es bildet sich ein loses Netzwerk aus Zehntausenden von Sternen, das durch die schwache Schwerkraft zusammengehalten wird. „Die meisten offenen Sternhaufen überleben nur wenige hundert Millionen Jahre, bevor sie schmelzen“, erklärt Pawel Kroupa von der Universität Bonn in einer Stellungnahme. Sternhaufen verlieren oft Sterne, die zwei Sterne sammeln, sogenannte „Gezeitenarme“. Eine Hand befindet sich hinter dem Sternhaufen und eine davor.
Offene Sternhaufen widersetzen sich den Newtonschen Gravitationsgesetzen
Laut Jan Pflamm-Altenburg, dem Autor der Studie, ist es aufgrund der Newtonschen Gravitationsgesetze ein Zufall, auf welchem der beiden Arme ein verlorener Stern landet. Dementsprechend sollten beide Hände etwa gleich viele Sterne enthalten. „Allerdings konnten wir in unserer Arbeit erstmals nachweisen, dass dies nicht stimmt“, erklärt Pflamm-Altenburg und fährt fort: „Bei den von uns untersuchten Sternhaufen enthält der vordere Arm deutlich mehr Sterne als der hintere Arm.“
Das Überraschende: Die von den Forschern gesammelten und in ihrer Studie ausgewerteten Beobachtungsdaten stimmen nicht mit den Newtonschen Gravitationsgesetzen überein, wohl aber mit einer These, die Experten MOND (Modified Newtonian Dynamics) nennen. „Einfach ausgedrückt können Sterne den Haufen durch zwei verschiedene Tore entlang des Mondes verlassen“, erklärte Krupa. “Eines führt zum Rückwärtsstrom und das andere nach vorne. Das erste ist jedoch viel schmaler als das zweite, daher ist es unwahrscheinlich, dass der Stern den Haufen durch ihn verlässt. Newtons Gravitationstheorie sagt voraus, dass dies zwei Tore sein sollten gleiche Breite.”
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Eine alternative Gravitationstheorie löst mehrere Rätsel
Die erwartete Sternverteilung stimme “bemerkenswert gut mit Beobachtungen überein”, bemerkte Ingo Thies, der an den entsprechenden Simulationen beteiligt war. Laut einer Mitteilung der Universität Bonn stimmen die Simulationen in anderer Hinsicht mit Beobachtungen überein: Sie sagen voraus, wie lange offene Sternhaufen bestehen werden, viel kürzer als von Newton vorhergesagt. „Dies erklärt das langjährige Rätsel, wie Sternhaufen in nahen Galaxien scheinbar schneller verschwinden, als sie sollten“, erklärte Krupa.
Die MOND-Theorie ist in der Fachwelt umstritten
Fakt ist aber: Die MOND-Theorie ist in der Fachwelt umstritten. Dazu gehörte, dass Newtons Gravitationsgesetze unter bestimmten Bedingungen nicht galten, sondern geändert werden mussten, was weitreichende Folgen für andere Bereiche der Physik hätte. „Andererseits löst es viele der Probleme, mit denen die Kosmologie heute konfrontiert ist“, bemerkte Krupa.
Ein weiterer Aspekt der MOND-Theorie ist, dass sie keine dunkle Materie enthält, eine Substanz, die in den 1930er Jahren erfunden wurde, um beobachtete Unterschiede in der Bewegung von Sternen und Galaxien zu erklären. Dunkle Materie füllt das unsichtbare Massenloch, nach dem Forscher so lange gesucht haben. Bisher haben sie nichts gefunden. Ob dies bedeutet, dass MOND die richtigere Theorie ist, ist noch nicht klar – Forscher in der aktuellen Studie arbeiten an Simulationen, die mehr Beweise für oder gegen die MOND-Theorie finden müssen. (Tab)
