Freitag, 31. Oktober 2014

Elektrische Felder so groß wie ganze Galaxien? Physiker präsentiert Alternative zur Dunklen Materie


Symbolbild: Hubble-Aufnahme der Spiralgalaxie Messier 101. | Copyright: NASA/ESA

Boston (USA) - Sogenannte Dunkle Materie soll zwar 25 Prozent der Gesamtmasse unseres Universums ausmachen. Da sie aber unsichtbar ist und mit nichts als durch ihre Schwerkraft mit der normalen - sichtbaren - Materie interagiert, ist es bislang noch nicht gelungen, ihre Existenz tatsächlich nachzuweisen. Tatsächlich handelt es sich also bislang um ein rein theoretisch postuliertes Produkt im Standardmodell der Kosmologie, für dessen Existenz es bislang zwar Indizien aber noch keine eindeutigen Beweise gibt. Ein US-Wissenschaftler schlägt nun alternativ zur Dunklen Materie gewaltige elektrische Felder von der Ausdehnung ganzer Galaxien vor, um die offenen Stellen in der kosmologischen Gleichung zu füllen.

Ein Hinweis auf eine noch unbekannte und unsichtbare, treibende Kraft bzw. Masse ist die Rotationsrate von Galaxien - rotieren diese doch angesichts der bekannten Masse an normaler Materie zu schnell, um erklären zu können, wie dabei auch die Sterne, Planetensysteme und anderen stellaren Objekte in den äußersten Randregionen dieser Galaxien auf Kurs gehalten werden. Irgendetwas muss diese Galaxien also zusammenhalten. Doch niemand weiß so genau, um was es sich dabei handelt.


Um dieses Mysterium zu erklären, haben Astrophysiker die Dunkle Materie erdacht, mit deren postulierter Masse genügend Schwerkraft erzeugt werden kann, um etwa Galaxien zusammen zu halten.


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Auf "arXiv.org" hat nun der Physiker Steve Reucroft von der Northeastern University vorab ein alternatives Modell beschrieben. Laut diesem sind es elektrostatische Kräfte, die rotierende Galaxien davon abhalten, buchstäblich auseinander zu fliegen.

Wie der "The Physics ArXiv Blog" erläutert, ist Reucrofts Idee sehr einfach - zumindest theoretisch. Der Physiker schlägt vor, dass die extreme und gewaltige Aktivität im Kern von Galaxien Elektronen und andere negativ geladene Teilchen beschleunigt und so vom Zentrum in die äußeren Regionen treibt. Auf diese Weise würde sich im galaktischen Kern ein Netz positiv geladener Ladung bilden.


"Tatsächlich ist es sogar überhaupt nicht vorstellbar, dass der galaktische Kern elektrisch neutral sein sollte", so der Wissenschaftler. Aus dem gleichen Grund wären dann natürlich die äußeren Regionen einer Galaxie negativ geladen, was die galaktische Gravitation und den Zusammenhalt erklären würde.


Reucroft liefert auch die Antwort auf die Frage, wie viel Ladung auf diese Weise generiert werden müsste, um so genügend Kraft zu erzeugen, mit der die Galaxien zusammengehalten werden könnten. Die Antwort: Sowohl rund 10^31 Coulombs positiver Ladung im Kern, als auch in gleicher Menge, nun jedoch in Form gegenteiliger Ladung entlang der galaktischen Peripherie.


Obwohl dieser Wert zunächst bedeutend erscheint, erläutert Reucroft, dass er angesichts der galaktischen Dimensionen noch vergleichsweise gering ausfalle und nur einem Bruchteil der im galaktischen Kern zur Verfügung stehenden Ladung entspreche.


Sollte das vorgeschlagenen Modell stimmen, so würde dies an der Position unseres Sonnensystems einem galaktischen elektrischen Feld von etwa 1 Volt pro Meter entsprechen. Ein solcher Effekt, so der Autor, wäre erwartungsgemäß sogar beobachtbar. Auf die Frage wie, geht Reucroft in seiner Arbeit jedoch nicht ein.


"Hierbei handelt es sich zwar um eine provokative Idee, da sie eine interessante Alternative zur Dunklen Materie liefert. Allerdings braucht es noch weitere Arbeit, damit diese Hypothese auch untersucht und getestet werden kann", stellt der arXiv-Blog abschließend fest. "Astronomen werden wissen wollen, wie sich diese galaktischen elektrischen Felder nachweisen lassen oder wie man zeigen könnte, dass sie eben nicht existieren. Vielleicht wollen sie auch wissen, wie diese elektrischen Felder die Umlaufbahnen der Sterne beeinflussen können vorausgesetzt, dass die Sterne nicht selbst negativ geladen sind. Dazu müssten Theoretiker dann aber auch aber einen überzeugenden Auflade-Mechanismus ersinnen."


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