Galaxien, so die Lehrmeinung der Astronomen, bestehen zu einem erheblichen Teil aus so genannter Dunkler Materie. Nur so lasse sich nämlich das Rotationsverhalten dieser Sternsysteme verstehen. Was Dunkle Materie ist, wissen die Astronomen bis heute allerdings nicht. Kein Wunder, meinen zwei kanadische Forscher: Dunkle Materie braucht man gar nicht, man muss nur richtig rechnen.

Galaxien im Hubble Ultra Deep Field: Dunkle Materie gar nicht nötig? Foto: NASA / ESA / S. Beckwith und das HUDF-Team

Galaxien enthalten nach konventioneller Erkenntnis zu wenig Materie: Ihre Schwerkraft reicht nicht aus, um sie zusammenzuhalten - die Fliehkraft durch die Rotation müsste die Sternsysteme auseinander reißen. Um die Stabilität der Galaxien zu stabilisieren, postulieren die Astrophysiker daher die Existenz einer "Dunklen Materie", unsichtbare exotische Elementarteilchen, die nur über die Schwerkraft mit gewöhnlicher Materie in Wechselwirkung treten.

Fred Cooperstock und Steven Tieu von der University of Victoria in Kanada präsentieren nun eine andere Erklärung: Ihre Kollegen hätten es sich, so schreiben sie in ihrer vorab im Internet veröffentlichten Arbeit, schlicht zu einfach gemacht. Im Gegensatz zur Bewegung der Planeten im Sonnensystem könne man die Bewegung der Sterne in einer Galaxie nicht einfach mit der Newtonschen Gravitationstheorie beschreiben. Vielmehr müsse man die Allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein verwenden.

Dies ist zunächst verblüffend, da auch für Galaxien die Schwerkraftfelder schwach und die auftretenden Geschwindigkeiten viel kleiner als die Lichtgeschwindigkeit sind. Dies sind eigentlich die Voraussetzungen dafür, dass die Newtonsche Theorie zur Beschreibung ausreicht. Doch Cooperstock und Tieu zeigen in ihrer Arbeit, dass es bei der Dynamik von Galaxien zu Nichtlinearitäten kommt, weil die sich bewegenden Sterne selbst das Gravitationsfeld der Galaxie erzeugen. Im Sonnensystem ist die Situation völlig anders: Hier dominiert die Sonne das Gravitationsfeld. Berücksichtigt man diese Nichtlinearitäten korrekt, so erhält man eine korrekte Beschreibung der Rotation der Galaxien - ohne die Notwendigkeit, eine mysteriöse "Dunkle Materie" einführen zu müssen.