Es ist eine Tatsache, dass viele von uns bei öffentlichen Veranstaltungen betont haben, dass mindestens 50 % aller Sterne Teil von Doppelsternsystemen sind. Einige von ihnen sind einfach atemberaubend anzusehen; andere bereiten Kopfschmerzen mit komplexen Umlaufbahnen in mehreren Sternensystemen. Nun scheint es, als ob große Doppelsterne beginnen, die Grundlagen der Physik zu erschüttern, da sie die Theorie der Schwerkraft selbst in Frage stellen.
Die Allgemeine Relativitätstheorie gehört seit ihrer Veröffentlichung durch Albert Einstein im Jahr 1915 zu den Grundlagen der modernen Physik. Eine der Herausforderungen besteht jedoch darin, dass die Allgemeine Relativitätstheorie zusammen mit normaler Materie (bekannt unter ihrem offiziellen Namen baryonische Materie) nicht in der Lage ist, das zu erklären aktuelle Theorien zur Entwicklung des Universums ohne Dunkle Materie. Leider wurde dunkle Materie in keinem Laborexperiment und auch nicht direkt am Himmel beobachtet.
Die Idee der Dunklen Materie wurde in den frühen 1930er Jahren entwickelt, um die Bewegung der Galaxien im Coma-Cluster zu erklären. Es war Fritz Zwicky, der 1933 den Begriff „dunkle Materie“ prägte, um die unsichtbare Materie zu erklären, die die Bewegung antreibt. Aktuelle Theorien gehen davon aus, dass es im Universum etwa fünfmal mehr dunkle Materie als normale Materie gibt, aber es ist eine Art von Materie, über die wir wenig wissen, außer dass sie nicht mit normaler baryonischer Materie interagiert.
Das Standardmodell – das beschreibt, wie die Bausteine der Materie interagieren – geht davon aus, dass die aktuellen Gesetze der Schwerkraft alle korrekt sind. Um bestimmte Beobachtungen zu erklären, ist jedoch eine „Optimierung“ erforderlich: Dunkle Materie. Mit anderen Worten: Wir können die Wirkung der Dunklen Materie sehen, haben sie aber noch nicht direkt entdeckt. In einem Papier veröffentlicht auf dem Preprint-Server arXiv von JW Moffat gibt es die kühne Vermutung, dass möglicherweise das Gravitationsmodell falsch ist.
Hier kommt MOND – „modifizierte Newtonsche Dynamik“ – ins Spiel, das eine Anpassung des zweiten Newtonschen Gesetzes vorschlägt (schön zusammengefasst in der Formel, dass Kraft gleich Masse multipliziert mit Beschleunigung ist), um die Bewegung von Galaxien ohne dunkle Materie zu erklären. Die 1983 von M. Milgrom vorgeschlagene Theorie legt nahe, dass die auf einen Stern in den äußeren Bereichen einer Galaxie ausgeübte Gravitationskraft proportional zum Quadrat seiner Zentripetalbeschleunigung war (und nicht zur Zentripetalbeschleunigung selbst). Denken Sie daran, dass die bestehenden Modelle dies nicht erklären können, ohne Dunkle Materie einzubauen, die wir noch entdecken müssen.
Das Papier von Moffat legt nahe, dass sie in der Lage sein sollten, die von MOND vorgeschlagenen Änderungen zu erkennen, aber bei korrekter Anwendung der Formeln müssen die Galaxienbeschränkungen erheblich beeinflusst werden. Umfangreiche Binärdaten von Gaia (dem globalen astrometrischen Interferometer) scheinen zu dem Schluss zu kommen, dass sich jede modifizierte Schwerkrafttheorie eher auf Maßstab und Länge als auf Beschleunigung stützen muss. Sollte dies auch bei zukünftigen Beobachtungen der Fall sein, könnte dies durchaus den endgültigen Untergang des MOND-Modells bedeuten.
Mehr Informationen:
John W. Moffat, Wide Binaries and Modified Gravity (MOG), arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2311.17130