Was ist dunkle Materie? Existieren sie oder brauchen wir nur eine Modifikation der Gravitationstheorie?

Was ist dunkle Materie? Sie wurden noch nie beobachtet, aber Wissenschaftler schätzen, dass sie 85 % der Materie im Universum ausmachen. Die kurze Antwort ist, dass niemand weiß, was dunkle Materie ist. Vor mehr als einem Jahrhundert präsentierte Lord Kelvin es als Erklärung für die Geschwindigkeit der Sterne in unserer Galaxie. Jahrzehnte später stellte der schwedische Astronom Knut Lundmark fest, dass das Universum viel mehr Materie enthalten muss, als wir beobachten können. Seit den 1960er und 1970er Jahren versuchen Wissenschaftler mit immer ausgefeilterer Technik herauszufinden, was diese mysteriöse Substanz ist. Eine wachsende Zahl von Physikern vermutet jedoch, dass die Antwort lauten könnte, dass es so etwas nicht gibt Dunkle Materie auf keinenfall.

der Hintergrund

Wissenschaftler können entfernte Objekte auf verschiedene Weise beobachten. Geräte wie das berühmte Hubble-Teleskop messen sichtbares Licht, während andere Technologien wie Radioteleskope unsichtbare Phänomene messen. Wissenschaftler verbringen oft Jahre damit, Daten zu sammeln und sie dann zu analysieren, um das Beste aus dem herauszuholen, was sie sehen.

Je mehr Daten eintreffen, desto deutlicher wird, dass sich Galaxien nicht wie erwartet verhalten haben. Die Sterne an den äußeren Rändern einiger Galaxien bewegten sich sehr schnell. Galaxien sind durch die Schwerkraft miteinander verbunden, die im Zentrum am stärksten ist, wo sich die meiste Masse befindet. Die Sterne an den äußeren Rändern der Scheibengalaxien bewegten sich so schnell, dass die Gravitationskraft der dort beobachteten Materie sie nicht daran hindern konnte, in den Weltraum zu fliegen.

Wissenschaftler dachten, dass es in diesen Galaxien mehr Materie geben muss, als wir derzeit beobachten können. etwas Du musst verhindern, dass die Sterne wegfliegen, sie haben dem einen Namen gegeben Dunkle Materie. Sie konnten nicht wirklich sagen, welche Eigenschaften es haben könnte, außer dass es eine anziehende Kraft haben musste, und davon musste ziemlich viel vorhanden sein. Tatsächlich sollte die überwiegende Mehrheit des Universums (85%) aus dunkler Materie bestehen. Sonst hätten Galaxien nicht so lange bestehen können. Sie hätten sich trennen können, weil die Gravitationskraft nicht ausreichte, um Billionen von Sternen an Ort und Stelle zu halten.

Wenn es um Wissenschaft geht, ist das Problem mit etwas, das Sie nicht bemerken, dass es schwierig ist, viel darüber zu sagen. Da dunkle Materie nicht mit der elektromagnetischen Kraft interagiert – die für sichtbares Licht, Radiowellen und Röntgenstrahlen verantwortlich ist – sind alle unsere Beweise indirekt. Wissenschaftler haben versucht, Möglichkeiten zu finden, dunkle Materie zu beobachten und Vorhersagen auf der Grundlage von Theorien darüber zu treffen, aber ohne großen Erfolg.

mögliche Lösung

Newtons Gravitationstheorie erklärt die meisten großräumigen Ereignisse ziemlich gut. Alles, vom ersten Pitch-Wurf in einem Yankees-Spiel bis zu den Bewegungen der Türme, kann mit Newtons Theorie erklärt werden. Die Theorie ist jedoch nicht narrensicher. Einsteins Theorien der allgemeinen und speziellen Relativitätstheorie zum Beispiel erklärten Daten, die Newtons Theorie nicht erklären konnte. Wissenschaftler verwenden immer noch Newtons Theorie, weil sie in den allermeisten Fällen funktioniert und viel einfachere Gleichungen hat.

Dunkle Materie wurde vorgeschlagen, um die Newtonsche Physik mit Daten in Einklang zu bringen. Was aber, wenn statt Versöhnung eine modifizierte Theorie gebraucht wird? Hier tritt ein israelischer Physiker namens Mordechai Milgrom ein. Er entwickelte die Gravitationstheorie (genannt modifizierte Newtonsche Dynamik oder „Mond„Kurz gesagt) im Jahr 1982, der postuliert, dass die Schwerkraft anders wirkt, wenn sie sehr schwach wird, wie etwa am Rand der Scheibe von Galaxien.

Seine Theorie ist nicht einfach erklären Galaktische Verhaltensweisen. er sie Erwarten von sie. Das Problem mit Theorien ist, dass sie fast alles erklären können. Wenn Sie einen Raum betreten und sehen, dass das Licht an ist, können Sie eine Theorie entwickeln, dass kosmische Sonnenstrahlen auf die versteckten Spiegel in der richtigen Weise treffen, um den Raum zu erhellen. Eine andere Theorie könnte sein, dass jemand auf den Lichtschalter geklickt hat. Eine Möglichkeit, gute Theorien von schlechten zu unterscheiden, besteht darin, zu sehen, welche Theorie bessere Vorhersagen macht.

Die neueste Analyse von Mond zeigt, dass es viel bessere Vorhersagen macht als Standardmodelle für dunkle Materie. Das bedeutet, dass dunkle Materie zwar das Verhalten von Galaxien recht gut erklären kann, aber wenig Vorhersagekraft hat und zumindest an dieser Front eine unterlegene Theorie ist.

Nur mehr Daten und Kontroversen werden in der Lage sein, die Schlussfolgerung zu Dunkler Materie und Mond zu ziehen. Mond als beste Erklärung zu akzeptieren, würde jedoch den jahrzehntelangen wissenschaftlichen Konsens zerstören und eines der mysteriösesten Merkmale des Universums natürlicher machen. Eine modifizierte Theorie ist vielleicht nicht so aufregend wie die dunklen und unsichtbaren Kräfte, aber sie hat vielleicht den Vorteil, eine bessere Wissenschaft zu sein.