Was ist, wenn Dunkle Materie nicht existiert?

Dunkle Materie macht 85% des Universums aus und Wissenschaftler haben jahrzehntelang danach gesucht.

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Sie haben die Dunkle Materie noch nicht gefunden. Woher wissen wir also, dass sie existiert?

Es mag ein Rätsel sein, wie wir uns so vieler Dinge des Universums nicht bewusst sein könnten. 85 Prozent sind eine Menge Dinge, die man verpassen sollte.

Galaxien verstoßen gegen die Gesetze der Physik

Aber es gibt guten Grund zu der Annahme, dass es wirklich da ist. Dies liegt daran, dass die Existenz der Dunklen Materie erklären würde, warum die Bewegung von Galaxien die Gesetze der Physik zu missachten scheint.

Die Sache ist, dass die Bewegung der äußeren Teile der Galaxien langsamer werden sollte, je weiter sie vom Zentrum entfernt sind, da die Wirkung der Schwerkraft abnimmt. Das Problem ist, dass sie es nicht tun.

Wenn jedoch die äußeren Teile dieser Galaxien große Mengen von Materie enthielten, die wir nicht kennen, würde dies den Gravitationseffekt erhöhen und somit die Anomalie erklären.

Und das ist die aktuell erhaltene Weisheit: Dunkle Materie muss existieren, denn das erklärt die Bewegung von Galaxien.

Das Problem ist, dass niemand in der Lage war, es zu erkennen.

Eine Theorie besagt, dass das Universum voll von schwach wechselwirkenden massiven Partikeln (WIMPs) ist. Dies sind bislang unentdeckte Teilchen mit Masse, die jedoch nicht ohne weiteres erkannt werden können, da sie nicht mit anderen Stoffen interagieren.

Aber es könnte eine andere Erklärung geben.

Eine neue Theorie besagt, dass sich der Gravitationseffekt eines großen Körpers (z. B. eines Sterns) ändert, je nachdem, wie weit Sie von ihm entfernt sind. Bei Dingen, die sich relativ nahe an einem Objekt befinden, unterscheidet sich der Effekt von denen, die weiter entfernt sind.

Die Theorie besagt, dass es eine konzeptionelle Blase um Objekte gibt, deren Größe proportional zu ihrer Masse ist.

Innerhalb der Blase verhält sich die Schwerkraft nach bekannten Newtonschen Prinzipien - den Gravitationseffekten, die wir auf den Umlaufbahnen der Planeten in unserem eigenen Sonnensystem beobachten -, aber mit zunehmender Entfernung werden die Gravitationseffekte größer.

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Der Grund, warum wir dies bisher nicht messen konnten, ist, dass die Entfernungen so groß sind: Die Gravitationseffekte in unserem Sonnensystem sind gut verstanden und entsprechen der konventionellen Physik.

Sie befinden sich aber auch innerhalb der Blase, die mit unserer Sonne verbunden wäre, und es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass sie sich nicht anpassen.

Wir würden keine Änderung der Schwerkraftwirkung kennen, ohne Objekte beobachten zu können, die weit über das Sonnensystem hinausgehen.

Um diese Theorie zu beweisen oder zu widerlegen, müssen wir in der Lage sein, die Auswirkungen einer variablen Schwerkraft zu erfassen, die keine Bewegung von Galaxien beinhaltet (wie dies auch durch die Existenz der Dunklen Materie erklärt wird).

Eine Methode hierfür wäre die Untersuchung des Gravitationslinseneffekts von Galaxien. Die Gravitationslinse ist die Biegung der Lichtbahn, wenn sie an einem massiven Objekt vorbeigeht. Je massiver das Objekt ist, desto größer ist die Wirkung. Wenn die Galaxien wirklich massereicher sind, als sie aufgrund der Existenz dunkler Materie erscheinen, würde sich der Linseneffekt von einer Galaxie ohne dunkle Materie unterscheiden.

Dies lässt uns die befriedigende Schlussfolgerung ziehen, dass wir eine Theorie haben, die eine Alternative zur Existenz dunkler Materie darstellt, die mit einer Methode einhergeht, um sich selbst zu widerlegen.

Die Originalarbeit befindet sich im Journal of Cosmology and Astroparticle Research. Langstreckeneffekte in Gravitationstheorien mit Vainshtein-Screening von Moritz Platschera, Juri Smirnovb, Sven Meyerc und Matthias Bartelmannc. Und in diesem Artikel in The Conversation gibt es noch mehr.

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