Physiker sehen schwarz für dunkle Materie

Vor 40 Jahren stellte die Physikerin Vera Rubin bei der Untersuchung des Andromeda-Nebels etwas Beunruhigendes fest: Galaxien rotieren dermassen schnell, dass sie eigentlich auseinandergerissen werden müssten. Aufgrund der Fliehkraft sollten die Sterne in ihnen sich voneinander entfernen. Doch das tun sie nicht — es scheint, als ob eine mysteriöse Kraft sie daran hindert.

80 Prozent dunkle Materie

Woher könnte diese rätselhafte Kraft kommen? Manche Astrophysiker vermuten, es gebe eine Art unsichtbarer Materie, die die Galaxien mit ihrer Anziehungskraft zusammenhält: die so genannte «dunkle Materie», die rund 80 Prozent der Masse des Universums ausmachen soll. Der seltsame Stoff, dessen Existenz bisher nicht zweifelsfrei nachgewisen werden konnte, interagiert nur auf eine einzige Weise mit herkömmlicher Materie; nämlich durch die Schwerkraft.

Ein Team von Wissenschaftlern aus Deutschland, Belgien, Schottland und Italien hat nun eine Entdeckung gemacht, die genau dies in Frage stellt. «Die dunkle und sichtbare Materie in Galaxien scheinen sich auf eine rätselhafte Weise miteinander auszutauschen», erklärt einer der beteiligten Astronomen, Benoit Famaey von der Universität Bonn. «Die dunkle Materie scheint irgendwie viel zu genau zu ‹wissen›, wie die sichtbare Materie in Galaxien verteilt ist.»

Newton und Einstein revidieren

«Irgendetwas geht da vor, das nicht in das bisherige Paradigma passt», meint Famaey. Die Befunde erlaubten eigentlich nur zwei mögliche Erklärungen: Entweder seien die Wechselwirkungen zwischen sichtbarer und dunkler Materie komplexer als bisher vermutet. Oder — und diese Lösung sei in vielerlei Hinsicht weit einfacher — es gebe gar keine dunkle Materie und die Gravitationsgesetze von Newton und Einstein müssten modifiziert werden.

Schon 1983 hatte der israelische Physiker Mordehai Milgrom eine alternative Gravitationstheorie vorgeschlagen, die mit grösseren Gravitationskräften in galaktischen Dimensionen rechnet und so ohne die dunkle Materie auskommt. «Die jetzigen Beobachtungen decken sich genau mit dem, was Milgrom vorhergesagt hat», erklärt einer der beteiligten Astronomen. «Sie sind ein weiterer eindrucksvoller Hinweis, dass die newtonsche Gravitationstheorie so nicht stimmen kann.»

(dhr)