Unsere Welt zu verstehen:  Modified Newtonian

 

 
MOND ( Modified Newtonian Dynamics )

— hmsgnr0223z

 
 
Wie Astronomen beobachten, rotieren die äußeren Bereiche von Galaxien weit schneller als Newtons Gravitationsgesetz voraussagt.
 
Die Standarderklärung hierfür ist, dass sie größtenteils aus dunkler (also nicht strahlender, uns noch unbekannter) Materie bestehen.
 
Eine weniger wahrscheinliche — aber nach heutigem Wissen nicht ausschließbare — Erklärung könnte sein, dass Newtons Gravitationsgesetz (dann allerdings auch das der Allgemeinen Relativitätstheorie) nicht ganz der Wirklichkeit entspricht.
 
Der Astrophysiker Mordehai Milgrom argumentiert wie folgt:
 

Nach Newton gilt  F = ma  für die Kraft F, die auf ein Objekt der Masse m wirkt, wenn es die Beschleunigung a erfährt.
 
Hieraus folgt: Ist G die Gravitationskonstante, m die Masse eines Sterns, F die auf ihn wirkende Schwerkraft und r sein Abstand vom Schwerpunkt seiner Heimatgalaxie, so gilt — wenn M die Masse der gesamten Galaxie bezeichnet —  F = GMm/r²  .
 
Dies entspricht einer Beschleunigung  a = v²/r  des Sterns, wenn er sich mit der Geschwindigkeit v auf einer Kreisbahn vom Radius r um den Schwerpunkt der Galaxie herum bewegt.
 
Postuliert man nun eine neue Naturkonstante a₀ in der Größenordnung von 10^-11 m/s², so ergibt sich ein modifiziertes Bewegungsgesetz  GM/r² = a²/a₀  , welches für zunehmend höhere Beschleunigung a gegen das von Newton konvergiert.
 
Nach ihm wird die Rotationsgeschwindigkeit der Sterne mit zunehmender Entfernung vom Schwerpunkt der Galaxie konstant: Sie konvergiert gegen (GMa₀)^1/4 , hängt dann also kaum mehr von r ab.
 
Dieses Gesetz liefert für die Außenbezirke der Galaxien Vorhersagen, die im Einklang mit den astronomischen Messergebnissen stehen.
Wüssen wir also, dass es richtig ist, bestünde keine Notwendigkeit mehr, an die Existenz dunkler Materie zu glauben.

 
Der 2015 verstorbene Jacob Bekenstein hielt die MOND-Theorie für verfolgenswert und hat sie selbst weitergedacht zu TeVeS (Tensor-Vektor-Skalar-Gravitationstheorie: die relativistische Variante von MOND).
 
 
Die Tatsache, dass MOND Einsteins Gravitationstheorie widerspricht, muss nicht viel bedeuten: Beide könnten Grenzfälle einer umfassenderen Theorie sein.
 
Führt man sich jedoch vor Augen, dass der Wert eines physikalischen Modells

 

• sich nicht nur danach bemisst, mit wie vielen vorhandenen Beobachtungen es kompatibel ist,
   
• sondern vor allem auch danach, wie gut es über sie hinaus  e x t r a p o l i e r t  (d.h. wie viele Aussagen es macht, die erst viel später durch dann möglich gewordene Messungen Bestätigung finden),

so kann MOND und TeVeS kein großer Stellenwert zugestanden werden.
 
Es ist daher verständlich, dass die meisten Astrophysiker statt MOND in Erwägung zu ziehen, eher an die Existenz dunkler Materie glauben.
 

Bekenstein (2002):

 
Alle Arten galaktischer Systeme – Kugelsternhaufen, Zwerggalaxien, Galaxiengruppen und große Galaxienhaufen – zeigen eine Diskrepanz zwischen der beobachteten und der aus ihrer inneren Bewegung abgeleiteten Masse. Diese Diskrepanz ist umgekehrt proportional zur charakteristischen Beschleunigung – wie von MOND vorhergesagt. Modelle mit Dunkler Materie können diesen Zusammenhang nicht erklären. Dafür versagt MOND in den Kerngebieten großer Galaxienhaufen.