Galaxien-Entstehung ohne Dunkle Materie

10. Februar 2020, 09:00 Uhr
Materieverteilung 1,5 Milliarden Jahre nach Simulationsstart (hellere Farbe = dichteres Gases; hellblaue Punkte = junge Sterne). Bild: AG Kroupa / Uni Bonn.
Materieverteilung 1,5 Milliarden Jahre nach Simulationsstart (hellere Farbe = dichteres Gases; hellblaue Punkte = junge Sterne). Bild: AG Kroupa / Uni Bonn.
Elektroniker haben eine gewisse Affinität zu den Naturwissenschaften und auch die (seriöse) Astrophysik lässt sie nicht kalt. Als Angehörige eines Spezialgebiets der angewandten Physik ist vielen Elektronikern daher die Dunkle Materie zwar ein Begriff – viele werden aber mit diesem Kunstgriff moderner Kosmologie nicht richtig warm. Schließlich wurde sie noch nie direkt nachgewiesen – und wird es wohl auch nie werden. Womöglich weil es sie gar nicht gibt. Diese verwegene Interpretation ist scheinbar eine nahe liegende Schlussfolgerung, wenn man die neueste Simulation der Forscher der Uni Bonn betrachtet.

Dunkle Materie

Bislang geht man davon aus, dass die Materie nach dem Urknall nicht völlig gleich verteilt war. Aufgrund der Gravitation zogen dichtere Stellen immer mehr Materie an. Mit der Zeit bildeten sich daraus schließlich die heutigen Galaxien. Bei der anfänglichen Ungleichverteilung soll auch die Dunkle Materie mitgemischt haben. Außerdem soll sie erklären, warum die Sterne eine Galaxie trotz eigentlich zu hoher Geschwindigkeit der Rotation um das Zentrum nicht durch Fliehkräfte auseinanderdriften. Dunkle Materie ist demnach also eine Art unsichtbarer Kleber für Sterne…
 
Laut Pavel Kroupa vom Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik der Universität Bonn erlaubt die Theorie des israelischen Physikers Mordehai Milgrom mit dem Akronym MOND (MOdifizierte Newton'sche Dynamik) eine andere Sicht der Dinge: Nach MOND ist die Gravitation von Massen nicht nur von sich selbst abhängig, sondern unter bestimmten Bedingungen auch von der Anwesenheit anderer Massen. In Galaxien verhält sich die Gravitation daher nicht mehr klassisch nach Newton, sondern wird hier erheblich stärker. Daher bleiben Galaxien trotz der beobachteten Rotation stabil.

MOND-Simulation

In Kooperation mit Forschern der Uni Straßburg wurde nun erstmals simuliert, ob und wie sich in einem MOND-Universum Galaxien bilden. Mit der in Kroupas Gruppe entwickelten Software wurde ausgehend von einer Gaswolke einige hunderttausend Jahre nach dem Urknall die Entstehung von Sternen und Galaxien simuliert. Verteilung und Geschwindigkeit der sich ergebenden Sterne waren erstaunlicherweise sehr nahe an der beobachtbaren Realität. In Simulationen mit Dunkler Materie hingegen entstehen überwiegend Galaxien ohne die real vorhandenen ausgeprägten Materie-Scheiben. Außerdem sind sie im Gegensatz zu MOND-Simulationen sehr empfindlich gegenüber Parametern wie der Entstehungshäufigkeit etc. Noch stimmen die MOND-Simulationen aber nicht in allen Punkten mit der Realität überein. Wer die Dunkle Materie gerne (zusammen mit Newton;-) aus dem Wissenschaftskosmos verbannen würde, muss also Verbesserungen und weitere Diskussionen abwarten.
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