WISSEN DER ZUKUNFT - Magazin Wissen TOPPX

Das kosmologische Standardmodell auf dem Prüfstand
Die meisten Astrophysiker und Kosmologen gehen davon aus, dass die so genannte Dunkle Materie den weitaus größten Teil der Materie im Universum stellt. “Normale” Materie, aus der Galaxien ebenso wie Planeten und auch Menschen bestehen, wäre demzufolge relativ selten. Doch es gibt ein Problem: Bislang konnte keines der zahlreichen Experimente, die weltweit nach Dunkle-Materie-Teilchen fahnden, diese auch nachweisen. Existiert die Dunkle Materie vielleicht doch nicht?
In der August-Ausgabe von Spektrum der Wissenschaft berichten die Astrophysiker Pavel Kroupa und Marcel Pawlowski von der Universität Bonn über ihre Forschung an Zwerggalaxien in unserer kosmischen Nachbarschaft. Solche kleinen Galaxien sollten sich gemäß dem kosmologischen Standardmodell, in dem die Dunkle Materie eine der zentralen Rollen spielt, inmitten großräumiger Ansammlungen von Dunkler Materie bilden.
Doch nun ist Kroupas Team, das seine Arbeit jüngst im angesehenen Wissenschaftsjournal “Astronomy and Astrophysics” publiziert hat, auf eine ganze Reihe von Widersprüchen gestoßen. Das Standardmodell sagt beispielsweise voraus, dass die unsere Milchstraße umkreisenden kleinen Satellitengalaxien rein zufällig in deren Umgebung verteilt sein sollten. Stattdessen bilden sie aber eine Art Scheibe, ihre Anordnung folgt also einer klaren Struktur. Auch sagen Simulationen weit mehr Satellitengalaxien vorher, als tatsächlich gefunden wurden. Und schließlich sollten die Satellitengalaxien dem Modell zufolge umso leuchtkräftiger sein, je mehr Dunkle Materie sie enthalten - dies bestätigen die Beobachtungen aber ebenfalls nicht. Im Rahmen der populären Dunklen-Materie Hypothese scheint es keine Lösungen zu diesen Problemen zu geben.
Für die Existenz der rätselhaften Materieform führen die Astronomen zwar gute Gründe an. Beobachtungen von Scheibengalaxien belegen, dass Sterne in deren Außenbereichen schneller um das Zentrum der Galaxien rotieren, als es das newtonsche Gravitationsgesetz vorhersagt. Infolge der dabei entstehenden Fliehkräfte müssten die Galaxien sogar in kürzester Zeit auseinanderfliegen. Erklären lässt sich dieses Rätsel bislang nur, wenn man annimmt, dass die Sternsysteme über wesentlich mehr Masse verfügen als wir beobachten. Diese Masse soll darum von Teilchen beigesteuert werden, die sich praktisch nur durch ihre Schwerkraftwirkung bemerkbar machen, aber kein Licht aussenden - weshalb sie als “dunkle” Materie bezeichnet werden.
Doch mit der Annahme dunkler Materie gerät man nun offenbar an anderer Stelle in große Widersprüche. Gibt es denn eine Alternative? Kroupa und Pawlowski zufolgen richten immer mehr Forscher ihre Hoffnungen auf die so genannte Modifizierte Newtonsche Dynamik (MOND) und ihre Varianten. Zwar ist das Newtonsche Gravitationsgesetz in gewissen Bereichen hervorragend bestätigt. Doch auf der Skala ganzer Galaxien konnte es noch nicht überprüft werden. Möglicherweise, so die Autoren, ist die Schwerkraft auf einer solchen Skala um ein weniges stärker als bislang gedacht. Denn dann ließe sich auch ohne die Annahme Dunkler Materie erklären, warum sich Sterne in den Außenbezirken von Galaxien so schnell bewegen.
“Der Ursprung dieser winzigen Abweichung könnte nach unserer Sicht möglicherweise in quantenmechanischen Prozessen liegen, die sich in der Raumzeit abspielen”, schreiben die Autoren, “oder in der Existenz zusätzlicher, noch unbekannter Felder.” Diese könnten die von Massen verursachten Störungen der Raumzeit weiter tragen, als dies die herkömmliche Theorie voraussagt. Aber auch andere Erklärungen seien denkbar.
Neue Erkenntnisse über die Satellitengalaxien der Milchstraße und anderer Galaxien in der kosmischen Nachbarschaft erhoffen sich die Forscher nun von der GAIA-Satellitenmission der Europäischen Weltraumagentur und vom australischen “Stromlo Milky Way Satellites Survey”. Sie könnten für spannende Erkenntnisse sorgen, schreiben die Bonner Forscher: “Noch ist nichts entschieden, eins aber ist schon jetzt sicher: Die wahre Geschichte des Universums muss erst noch geschrieben werden.”
Quelle: Spektrum der Wissenschaft, August 2010

Abbildung oben
Zwerggalaxien

© NASA / ESA, H. Ford (JHU), G. Illingworth (UCSC / LO ), M. Clampin (STScI), G. Hartig (STScI) und das ACS Science Team]

Vom genauen Mechanismus hängt es ab, wie gut wir das Verhalten unseres Universums verstehen
Manche Sterne beenden ihr Dasein mit einem enormen Knall: Binnen Stunden steigern sie ihre Helligkeit um das Millionen- oder gar Milliardenfache und leuchten für einige Tage so hell wie eine ganze Galaxie. Astronomen entdecken jedes Jahr mehrere hundert solcher Supernovae, die zumeist in entlegenen Winkeln des Universums aufleuchten.

Supernovae künden aber nicht nur vom gewaltsamen Ende eines Sterns, sondern erweisen sich auch als wichtige Hilfsmittel für die Vermessung des Weltalls. Denn ein spezieller Typ dieser Sternexplosionen, genannt Ia, erreicht stets die gleiche Maximalhelligkeit. Gelingt es, dieses Maximum zu beobachten, dann folgt aus der gemessenen Helligkeit der Supernova direkt ihre Entfernung. Denn so, wie der fernere zweier gleich heller Autoscheinwerfer einem Beobachter lichtschwächer erscheint, verhält es sich auch mit Supernovae: Je größer ihre Distanz zur Erde ist, umso weniger hell erscheinen sie.

Die Entfernungsbestimmung mit Supernovae vom Typ Ia klappt so gut, dass sie sich als Maßstab oder Standardkerze zur Auslotung des Universums verwenden lassen. Seit rund achtzig Jahren ist bekannt, dass sich das Weltall ausdehnt. Aber erst vor wenigen Jahren fanden die Astronomen heraus, dass sich diese Ausdehnung sogar beschleunigt– ein Befund, der sich anhand der Distanzen der Supernovae vom Typ Ia ergab. Um diese Beschleunigung zu erklären, mussten die Wissenschaftler die Existenz einer ominösen »Dunklen Energie« annehmen, die das Universum beschleunigt auseinandertreibt.

Wegen der kosmologischen Bedeutung dieses Supernova-Typs interessieren sich die Astronomen für die Ursachen und den Ablauf der Sternexplosionen. Zwei Arten von Explosionen sind bekannt, in denen jeweils so genannte Weiße Zwerge eine Rolle spielen. Weiße Zwerge bilden das Endstadium verbrauchter Sterne ähnlich unserer Sonne. Bei der einen Art saugt ein Weißer Zwerg Materie von seinem Partnerstern ab. Er macht dies solange, bis er sich gewissermaßen überfressen hat und er von einer thermonuklearen Explosion zerrissen wird. Dies passiert stets mit der gleichen Maximalhelligkeit. Bei der anderen Art bilden zwei Weiße Zwerge ein Doppelsternpaar und verschmelzen schließlich, wobei es ebenfalls zur Supernovaexplosion kommt. Hier hängt die Maximalhelligkeit von der jeweiligen Masse der Weißen Zwerge ab. Die Astronomen besaßen Hinweise darauf, dass die erste Art deutlich häufiger vorkommt und sich Supernovae vom Typ Ia deshalb als Standardkerzen verwenden lassen.

Neue Untersuchungen von Astronomen des Max-Planck-Instituts für Astrophysik in Garching bei München belegen nun, dass nur fünf Prozent aller Supernovaexplosionen vom Typ Ia in elliptischen Galaxien auf Materie aufsammelnde Weiße Zwerge zurückgehen. Offenbar geht der größte Teil der gewaltigen Sternexplosionen auf die Vereinigung zweier Weißer Zwerge zurück, wie der Physiker Jan Hattenbach im aktuellen Mai-Heft der Zeitschrift “Sterne und Weltraum” berichtet. Dieser Befund schränkt allerdings die Verwendung der Supernovae vom Typ Ia als Standardkerzen ein. Denn nun erwarten die Astronomen, dass die Maximalhelligkeiten wegen der unterschiedlichen Massen der Weißen Zwerge bei ihrer Verschmelzung unterschiedlich ausfallen. Spannend ist jetzt, wie sich diese Erkenntnis auf die Messung der beschleunigten Expansion des Raums auswirkt. Quelle: Sterne und Weltraum, Mai 2010 - Bild: Zwei weiße Zwerge, die sich zunehmend enger umkreisen, verschmelzen schließlich was eine Supernova-Explosion zur Folge hat. (c) NASA / Tod Strohmayer, GSFC / Dana Berry, Chandra X-Ray Observatory

Ein Großteil des Wassers in den irdischen Ozeanen stammt sehr wahrscheinlich aus einer überaus instabilen molekularen Wolke, aus der einst unser Planetensystem entstand. Wo sich das Wasser allerdings genau gebildet hat und wie die einzelnen Moleküle schließlich vor ungefähr 4,5 Milliarden Jahren ihren Weg von der riesigen Wolke auf einen so winzigen Himmelskörper wie die Erde fanden, zählt zu den wichtigsten Fragen unserer Ursprungsgeschichte. weiter…

Wissenschaftler entdecken mit dem Radioobservatorium IRAM ein Zuckermolekül außerhalb des galaktischen Zentrums

Zum ersten Mal haben Forscher das Molekül Glycolaldehyd, den elementarsten aller Einfachzucker, außerhalb des galaktischen Zentrums gefunden. Die Bedeutung von Glycolaldehyd liegt in seiner chemischen Reaktionsfähigkeit: Zusammen mit Propenal formt es Ribose, einen essenziellen Bestandteil der Ribonukleinsäure - und steht damit in direkter Verbindung mit dem Ursprung des Lebens. Die Entdeckung von Glycolaldehyd gelang mit dem IRAM-Interferometer. (The Astrophysical Journal, 27. November 2008)

Das interstellare Molekül war schon einmal nahe dem galaktischen Zentrum beobachtet worden. Allerdings herrschen dort extreme Bedingungen. Daher wollten die Wissenschaftler herausfinden, wie häufig dieses Schlüsselelement des Lebens auch in anderen Teilen unseres Milchstraßensystems ist. Tatsächlich spürten die Forscher das Molekül jetzt in einem aktiven Sternentstehungsgebiet auf, weitab vom Herz der Galaxis.

“Diese Entdeckung ist insofern von Bedeutung, als das Glycolaldehyd in einer Region gefunden wurde, von der man annimmt, dass sie junge Sterne mit um sie kreisenden Planeten enthält - und Planeten können die Wiege des Lebens darstellen”, sagt Claudio Codella, Astronom am l’INAF-Istituto di Radioastronomia in Florenz.

Die rund 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernte Region namens G31.41+0.31 besteht aus einem massiven Kern, den rotierendes Gas umgibt. Der Kern strahlt mehr als 300.000-fach heller als unsere Sonne und beherbergt eine große Anzahl junger und heißer Sterne. Darüber hinaus kennen die Forscher G31.41+0.31 schon relativ gut: Das Gebiet zeichnet sich durch besonders hohe Temperatur, Dichte und eine reiche Chemie aus und leuchtet sowohl im optischen Teil des Spektrums als auch im Bereich von für das menschliche Auge unsichtbaren Radio- und Mikrowellen.

Das internationale Forscherteam untersuchte die Region mit hoher Auflösung und bei unterschiedlichen Wellenlängen mit dem Ziel, verschiedene Anregungszustände des Moleküls ausfindig zu machen. Die Beobachtungen bestätigten das Vorhandensein von drei Linien des Moleküls Glycolaldehyd in Richtung des Kernzentrums bei Wellenlängen von ein, zwei und drei Millimetern. Die Strahlung ließ sich dabei zweifelsfrei auf die erst kürzlich entstandenen Sterne zurückführen.

Die Entdeckung des Glycolaldehyds ist für die Astrochemie und das Wissen über Sternentstehungsgebiete von entscheidender Bedeutung. Sie erlaubt es nicht nur, das genaue Entwicklungsstadium dieses Kerngebiets näher zu bestimmen, sondern auch das der jungen Sterne selbst. Darüber hinaus ebnet dieses Resultat den Weg für die Entdeckung anderer komplexer Moleküle, die untrennbar mit dem Ursprung des Lebens verbunden sind und die sich bis jetzt nur im galaktischen Zentrum nachweisen ließen.

“Die Suche nach pre-organischen Molekülen in Sternentstehungsgebieten steckt noch in den Kinderschuhen, aber das Tor ist nun weit aufgestoßen. Ich bin überzeugt davon, dass wir schon in naher Zukunft noch mehr dieser Moleküle finden werden”, meint Roberto Neri, IRAM-Astronom und wissenschaftlicher Projektleiter für das Interferometer auf dem Plateau de Bure. (Quelle: idw)

Video: Außerirdische im Visier der Forschung

Aliens? Uri Geller schickt Botschaften der Zuschauer ins All

München (ots) - 6. November 2008. Persönliche Botschaften, unbeantwortete Fragen und sogar Fotos: Ab sofort können die Zuschauer auf der Internetseite www.WirSindNichtAllein.ProSieben.de ihre Bilder und Texte hochladen. Uri Geller schickt die Nachrichten ins All - in seiner Show “Uri Geller live - Ufos & Aliens - Das unglaubliche Live-Experiment” am Samstag, 15. November 2008, ab 20.15 Uhr auf ProSieben. “Gemeinsam mit den Zuschauern werden wir Kontakt aufnehmen”, sagt der Mystifier. Per Radioteleskop nehmen die Mitteilungen ihren Weg ins Universum. Auch Uri Geller hat eine persönliche Message für die Aliens: “Wir öffnen unsere Herzen und unsere Gedanken für euch. Wir glauben fest daran, dass ihr irgendwo da draußen seid. Bitte zeigt euch in der Nacht vom 15. November. Die Menschen werden aus den Fenstern sehen und euer Signal erwarten.”

Neben Gästen wie Nina Hagen, Erich von Däniken und Vincent Raven begrüßt Moderator Stefan Gödde im Studio einen Mann und eine Frau, die sich laut eigener Aussage erstmals in einem Raumschiff begegneten. Heute sind die beiden ein Paar und werden während der Sendung unter Hypnose nach ihren Erfahrungen mit Aliens befragt.

Überzeugt von der Existenz Außerirdischer ist Astronaut Dr. Edgar Mitchell, der per Telefon aus den USA zugeschaltet wird. Mitchell war Pilot der Apollo 14 und hat den längsten Mondspaziergang in der Geschichte der Raumfahrt bewältigt. Er sagt: “Im ganzen Universum gibt es weiteres Leben. Ich weiß mit Bestimmtheit, dass wir Menschen nicht allein im Universum sind.”

Was wird am 15. November passieren? Über die ersten Reaktionen berichtet Verena Wriedt aus der Telefonzentrale.

“Uri Geller live - Ufos & Aliens: Das unglaubliche TV-Experiment” am Samstag, 15. November 2008, ab 20.15 Uhr auf ProSieben