Am Donnerstag dieser Woche ist um 20:15 Uhr der Astrophysiker Dr. Marcel Pawlowski zu Gast im Kortizes-Onlineformat "Sternenklar". Er berichtet über eines der größten ungelösten Rätsel der modernen Physik: Die Dunkle Materie in Galaxien und in der Kosmologie. Der Wissenschaftler stellt dem Konzept der Dunklen Materie eine kontroverse, aber in bestimmten Fragen sehr erfolgreiche alternative Hypothese der Modifizierten Newton'schen Dynamik gegenüber.

Die vornehmste Aufgabe der Wissenschaft ist die Erforschung der zugrundeliegenden Bestandteile und Gesetzmäßigkeiten der Natur – woraus sind wir gemacht und nach welchen Regeln verhalten wir uns? Dabei hat gerade die Physik erstaunliche Erkenntnisse vorzuweisen, die man sich noch vor zweihundert Jahren kaum hätte träumen lassen können: Das Standardmodell der Teilchenphysik sammelt eine Reihe fundamentaler Partikel, die elektromagnetisch und über zwei verschiedene Kernkräfte interagieren und aus denen die uns bekannte Materie aufgebaut ist, während eine vierte Wechselwirkung, die Gravitation, durch Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie beschrieben wird. Allerdings geht die moderne Astrophysik noch einen Schritt weiter und scheint eine weitere Form der Materie zu erfordern, die nicht aus den Teilchen des Standardmodells besteht: Die Dunkle Materie, die laut der modernen Kosmologie fünfmal häufiger sein soll, als die uns bekannte Materie – deren fundamentale Natur aber bis heute unklar ist.

Die Idee der Dunklen Materie wurde eingeführt, um die beobachtete Anomalie zu erklären, dass die Gravitation in Galaxien und in der Kosmologie oft stärker ist als von der sichtbaren Masse her zu erwarten wäre. Aber obwohl diese Idee breite Akzeptanz unter Physikern und Astronomen genießt, verfolgen einige einen alternativen Erklärungsansatz: Die Modifizierte Newton'sche Dynamik (MOND) ist eine Modifikation des Gravitationsgesetzes von Isaac Newton (oder alternativ der Massenträgheit), mit der man ohne die Annahme exotischer Dunkler Materie auszukommen hofft. Und tatsächlich macht MOND in galaktischen Systemen oft wesentlich erfolgreichere Vorhersagen als Dunkle Materie. Allerdings stößt diese Modifikation in noch größeren Systemen, in denen Dunkle Materie erfolgreich funktioniert, auf eigene Herausforderungen.

In seinem Vortrag gibt Marcel Pawlowski einen Überblick über die beobachteten Anomalien, die zur Annahme von Dunkler Materie führen, erklärt, wie diese Anomalien dabei aufgelöst werden, und führt MOND als Alternativerklärung ein, deren Vorzüge und Nachteile diskutiert werden. So wird die Astrophysik zum Beispiel für die Schwierigkeiten der menschlichen Erkenntnisfähigkeit angesichts widersprüchlicher Theorien, die in unterschiedlichen Kontexten unterschiedliche Erfolge vorzuweisen haben. Einen umfangreicheren Überblick über den Wettstreit der beiden Theorien mit zahlreichen Einblicken aus seiner eigenen Forschung bietet Pawlowski dabei auch in seinem kürzlich erschienen Sachbuch "Von tanzenden Galaxien, Dunkler Materie und anderen kosmischen Rätseln".

Dr. Marcel Pawlowski ist Astrophysiker und Leiter der Forschungsgruppe "Kosmische Choreographien" am Leibniz-Institut für Astrophysik in Potsdam, in deren Rahmen er sich mit der Dynamik von Zwerggalaxien als Testmöglichkeit für Dunkle Materie und alternative Theorien auseinandersetzt. Insbesondere prüft er dabei, ob die tatsächlich beobachteten Eigenschaften von Galaxien mit den Erwartungen aus kosmologischen Simulationen übereinstimmen.

Der Vortrag findet statt im Rahmen des "Sternenklar"-Formates des Nürnberger Kortizes-Institutes für populärwissen-schaftlichen Diskurs. "Sternenklar" ist ein alle zwei Monate stattfindendes Onlineformat, in dem Wissenschaftler und Philosophen zu weltbildrelevanten Themen aus Physik, Astronomie, Kosmologie und Philosophie referieren. "Sternenklar" wird moderiert von dem studierten Astronomen Konstantin Haubner aus dem Kortizes-Team.