MOND
Alternativer Blick auf die lokale Gruppe
Redaktion / Pressemitteilung der Universität Bonn
astronews.com
8. Juli 2013

Astronomen haben einen alternativen Blick in die Vergangenheit von Milchstraße und Andromedagalaxie geworfen. Sie verwendeten dazu ein Programm, das ohne Dunkle Materie auskommt. Danach kam es vor rund zehn Milliarden Jahren zu einer Beinahe-Kollision von Milchstraße und Andromedagalaxie. Diese vermutete Begegnung hatte Folgen, die sich noch heute beobachten lassen könnten.

Das Diagramm zeigt, wie vor zehn Milliarden Jahren die Andromeda-Galaxie (rechts unten) mit der Milchstraße (an den Schnittpunkten der Achsen) kollidierte. Daraufhin entfernte sich die Andromeda-Galaxie maximal um drei Millionen Lichtjahre und nähert sich nun wieder der Milchstraße. Bild: Fabian Lüghausen / Uni Bonn

Die meisten Astronomen sind heute davon überzeugt, dass sich nur durch die Existenz von Dunkler Materie die Bewegungen von Sternen und Galaxien im Universum erklären lassen. Dieser mysteriöse "Stoff", von dem es bislang bestenfalls Vermutungen gibt, um was es sich dabei handeln könnte, spielt auch eine wichtige Rolle bei der Bildung der Strukturen im Universum und ist Bestandteil unzähliger kosmologischer Modelle.

Allerdings glauben nicht alle Forscher daran, dass Dunkle Materie wirklich notwendig ist. Die Arbeitsgruppe von Professor Pavel Kroupa am Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn beschäftigt sich schon seit einiger Zeit mit einer alternativen Theorie, die in Fachkreisen unter der Abkürzung "MOND" bekannt ist, was für Modified Newtonian dynamics steht - also modifizierte newtonsche Dynamik.

Diese Theorie wurde 1983 vom Physiker Mordehai Milgrom als Alternative zu Dunkle-Materie-Modellen vorgeschlagen und erklärt das beobachtete Rotationsverhalten von Galaxien durch angepasste Bewegungsgleichungen. Die Annahme, dass sich im All deutlich mehr Masse befindet als man beobachten kann, benötigt diese Theorie nicht.

In einer jetzt zur Veröffentlichung in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics akzeptierten Studie beschäftigen sich die Astronomen mit der dynamischen Entwicklung in der lokalen Gruppe, also in unserem "Heimatgalaxienhaufen". In einigen Milliarden Jahren werden die beiden größten Galaxien der lokalen Gruppe, die Milchstraße und die Andromedagalaxie, mit großer Wahrscheinlichkeit kollidieren und anschließend vermutlich zu einer größeren Galaxie verschmelzen. "Beide Galaxien rasen mit rund 100 Kilometer pro Sekunde aufeinander zu", so Kroupa.

Dr. Hongsheng Zhao von der University of St. Andrews in Schottland hat zusammen mit Astronomen aus Bonn und Straßburg nun in der Vergangenheit von Milchstraße und Andromedagalaxie geschaut: Das Team, zu dem auch Kroupa gehörte, berechnete auf Grundlage aktueller Beobachtungsdaten über die Bewegung von Andromedagalaxie und der Magellanschen Wolken, zweier Satellitengalaxien der Milchstraße, den Weg, den Milchstraße und Andromedagalaxie in der Vergangenheit genommen haben müssen, um an ihre heutige Position zu gelangen.

Das Besondere dabei: In dem Computermodell der Astronomen wurde nicht das herkömmliche Gravitationsmodell verwendet, das auf Newton, Einstein und der Dunklen Materie fußt, sondern der MOND-Ansatz, der ohne Dunkle Materie auskommt. Das Ergebnis war überraschend: Nach den Berechnungen der Forscher kam es danach bereits vor rund zehn Milliarden Jahren zu einer Beinahe-Kollision zwischen der Milchstraße und der Andromedagalaxie.

"Beide rotierenden Sternsysteme kamen sich dabei so nahe, dass Materie herausgeschleudert wurde, die sich dann zu langen Gezeitenarmen und neuen Zwerggalaxien anordnete, die heute noch zu beobachten sind", erläutert Dr. Benoit Famaey von der Universität Straßburg. Dieses Ereignis vor zehn Milliarden Jahren würde, so die Astronomen, elegant die heutige Anordnung der scheibenförmigen Galaxien und ihrer Ausläufer erklären.

"Nur wenn kein Einfluss Dunkler Materie vorhanden ist, lässt sich darstellen, wie sich die Milchstraße und die Andromedagalaxie nahe kommen können, ohne dabei zu verschmelzen", gibt Zhao zu bedenken. Die Dunkle Materie hätte ansonsten die Sterne in den beiden Galaxien abgebremst wie einen Stein, der in Honig fällt. Im Ergebnis hätten dann die beiden Galaxien nicht getrennt weiterexistieren können.

Für ihre These würde es, so die Forscher, einen eindeutigen Beweis geben: die Zwerggalaxien in unmittelbarer Nachbarschaft von Milchstraße und Andromedagalaxie. "Deren Anordnung in zwei riesigen Scheiben, welche jeweils die Milchstraße und die Andromedagalaxie noch heute umgeben, lassen praktisch keine andere Erklärung zu", ist Kroupa überzeugt. Die Astronomen planen nun, ein neues Computerprogramm zu entwickeln, das die Vergangenheit und Zukunft des Annäherungskurses der beiden Galaxien noch genauer berechnet und auch wieder ohne einen Beitrag der Dunklen Materie auskommt.

Von diesem neuen Modell, an dem bereits ein Doktorand von Kroupa arbeitet, verspricht sich der Astronom Großes: "Sollten die Ergebnisse aus dem geplanten Computermodell unsere These stützen, dass zur Erklärung der Galaxienentstehung keine Dunkle Materie erforderlich ist, müsste die Geschichte des Universums von Grund auf neu berechnet werden", so Kroupa.