Eine neue Studie legt nahe, dass Galaxien im frühen Universum viel größer und heller erscheinen als erwartet, genau wie es die modifizierte Newtonsche Dynamik (MOND) vorhersagt.(Bildnachweis: NASA)
Eine Gruppe von Astronomen, die Daten des James Webb Weltraumteleskops (JWST) analysiert hat, sagt, dass einige der ältesten Galaxien in unserem Universum viel größer und heller erscheinen als erwartet, was darauf hindeutet, dass sie sich früh gebildet haben und schnell gewachsen sind – möglicherweise ohne den Einfluss dunkler Materie.
Laut den Forschern liefern die Ergebnisse neue Hinweise, die auf eine Alternative zur dunklen Materie hindeuten, die als modifizierte Newtonsche Dynamik (MOND) bekannt ist.
„Die Erwartung war, dass jede große Galaxie, die wir im nahen Universum sehen, aus diesen klitzekleinen Stücken entstanden ist“, sagte Stacy McGaugh, Astrophysikerin an der Case Western Reserve University in Ohio, in einer Erklärung. „Was die Theorie der dunklen Materie vorausgesagt hat, ist nicht das, was wir sehen.“
Die allmähliche hierarchische Entwicklung von Galaxien, die vermutlich durch kalte dunkle Materie angetrieben wird und ein wesentlicher Bestandteil des kosmologischen Standardmodells unseres Universums ist, wird weithin akzeptiert, weil sie die unterschiedlichen Formen und Größen der über den Kosmos verstreuten Galaxien erklärt.
Doch das JWST hat noch nicht die schwachen Signale entdeckt, die von diesen kleinen, primitiven Galaxienfragmenten im frühen Universum ausgehen sollten, sagen McGaugh und seine Kollegen. Stattdessen zeigen die Daten des Teleskops, dass die frühen Galaxien größer und heller waren als erwartet, selbst als das Team weiter in die Vergangenheit blickte. Die Forscher argumentieren, dass diese Galaxien zu groß und zu schnell wuchsen – weit über die Erwartungen hinaus, die von konventionellen Modellen der kalten dunklen Materie aufgestellt wurden.
Dieses schnelle Wachstum stimmt jedoch genau mit den 26 Jahre alten Vorhersagen von MOND überein.
„Die Quintessenz ist: ‚Ich habe es dir ja gesagt‘“, sagte McGaugh in der Erklärung. „Ich wurde in dem Glauben erzogen, dass es unhöflich sei, das zu sagen, aber genau das ist der Sinn der wissenschaftlichen Methode: Man macht Vorhersagen und überprüft dann, ob sie sich bewahrheiten.“
Einige der übermäßig hellen Quellen, die das JWST aufzeichnete, könnten aktive supermassive schwarze Löcher statt Galaxien sein, merken die Forscher an, aber das „hilft nicht wirklich weiter, da es das Problem von zu vielen frühen Sternen einfach in eines von zu vielen frühen supermassiven schwarzen Löchern verwandelt.“
MOND, die besagt, dass sich die Schwerkraft bei extremer Schwäche anders verhält als von Isaac Newton vorhergesagt. Ein Beispiel für eine solche Schwäche findet sich an den Rändern von Galaxien. Das Konzept wurde 1982 von dem israelischen Physiker Mordehai Milgrom vorgeschlagen, um die schneller als erwartete Rotation von Galaxien zu erklären, ohne sich auf dunkle Materie oder dunkle Energie zu berufen.
Die MOND-Methode ist zwar erfolgreich, hat aber auch einige Kritiker. Astronomen finden es schwierig, die Idee in einen vereinheitlichenden Rahmen zu integrieren, der ein breites Spektrum an kosmologischen Beobachtungen erklären kann. Im Gegensatz dazu passt das Paradigma der dunklen Materie zu vielen Beobachtungen, erklärt aber die von MOND vorhergesagten Phänomene nicht vollständig.
„Wir sind gefangen zwischen zwei sehr unterschiedlichen Theorien, die unvereinbar scheinen, obwohl sie sich auf eng verwandte, aber nicht übereinstimmende Beweislinien beziehen“, schreiben McGaugh und seine Kollegen in ihrer Arbeit, die am Dienstag (12. November) in der Zeitschrift The Astrophysical Journal veröffentlicht wurde.
Die MOND-Theorie ist zwar in der Kosmologie nicht weithin anerkannt, aber die Forscher sind überzeugt, dass sie genügend erfolgreiche Vorhersagen gemacht hat, so dass es sich nicht um einen bloßen Zufall handeln kann.
„Sie muss uns etwas sagen“, schreiben sie in der Studie. „Was das ist, bleibt so rätselhaft wie die Zusammensetzung der dunklen Materie“.
