Der Astro-Rebell

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Like This Video 1 Susanne
Added by 17. Dezember 2021

Pavel Kroupa: „Dunkle Materie gibt es nicht!“

Es war purer Zufall, der den theoretischen Astrophysiker Pavel Kroupa von der Dunklen Materie in die Welt aus bloßem Licht führte. Heute tritt der Außenseiter der kosmologischen Gemeinschaft mit klarer Kante an die Öffentlichkeit. Mit einem kleinen Forschungsteam junger Wilder versucht er mit einem ganz neuen kosmologischen Ansatz auf der Grundlage der modifizierten Gravitations-Dynamik die Welt bis zur Hintergrundstrahlung zurück zu modellieren und so mit modernsten astrophysikalischen Beobachtungen zur Deckung zu bringen. Mit dem von Dunkler Materie befreiten Kosmologie gelang es ihm, die Entstehung von Zwerggalaxien als Ergebnis einer Kollision von Milchstraße und Andromeda zu erklären.

Erstsendung: Dezember 2021
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1 Comment

  1. Kroupa
    Kroupa 25 Dezember, 2021, 18:51

    Um hoffentlich etwas Licht ins Dunkel einiger Zuschauer zu bringen:
    Dass es keine Dunkle Materie gibt ist eine wissenschaftliche (und keine persönliche) Schlussfolgerung. Diese Schlussfolgerung kommt zustande, indem wir erst einmal annehmen, dass Dunkle Materie existiert. Wir nehmen also an, dass das Standard Modell der Kosmologie korrekt ist. Dann vergleichen wir die beobachteten Strukturen mit den Berechnungen in diesem Modell. Dabei achten wir sehr genau auf die Unsicherheiten im Modell und in den Beobachtungen. Wir vergleichen: (1) die relative Anzahl von dünnen Scheibengalaxien und runderen elliptischen Galaxien, (2) die Anordnung und Bewegung von Satellitengalaxien um grosse Galaxien, (3) die Geschwindigkeiten zwischen benachbarten Galaxien, um die Chandrasekharsche dynamische Reibung an den Dunklen Halos (welche aus Teilchen der Dunklen Materie bestehen) nachzuweisen, (4) die Geschwindigkeiten der Balken von sehr vielen Scheibengalaxien, um die Chandrasekharsche dynamische Reibung an den Dunklen Halos nachzuweisen, (5) die Massen und andere Eigenschaften von Galaxienhaufen im jüngeren Universum, (6) die beobachtete Anzahl von Galaxien bis zu einer Entfernung von ca einem Gpc, (7) die angebliche (also gemessene) Expansion des Universums innerhalb eines Gpc. Alle diese voneinander unabhängigen Tests ergeben jeweils, dass das Standardmodell der Kosmologie mit mehr als fünf sigma Sicherheit ausgeschlossen wird durch die Daten. Damit kann dieses Modell grundsätzlich nicht verwendet werden als ein physikalisches Modell des Universums.
    Zur Erinnerung: Physiker akzeptieren die Fünf-Sigma-Sicherheits-Hürde als entgültige Entdeckung: die Existenz des Higgs Bosons wurde z.B. erst dann akzeptiert, nachdem die Hypothese, dass es nicht existiert, mit mehr als fünf sigma Sicherheit ausgeschlossen wurde anhand der Daten. Tests (3) und (4) oben schließen explizit die Existenz jeglicher Teilchen der Dunklen Materie mit mehr als 5 sigma Sicherheit aus.
    „Ausschluss eines Models mit 5 sigma Sicherheit“ bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, dass das Modell korrekt ist, nur noch eins zu 1,.7 Millionen, also 6E-7, beträgt. Wenn also viele unabhängige Tests zu dieser selben Schlussfolgerung führen, dann ist das Modell grundsätzlich nicht mehr relevant, egal ob es irgendeinen anderen Aspekt des Universums beschreibt. Wenn also das kosmologische Standardmodell (welches durch die Daten unrettbar terminiert wird) konsistent mit dem CMB, dem Cosmic Microwave Background“ ist, dann kann es dadurch nicht gerettet werden, weil es eine Vielzahl anderer Modelle gibt, welche auch mit dem CMB übereinstimmen. Das (falsifizierte) kosmologische Standardmodell kann auch nicht gerettet werden, wenn gängige Gravitationslinsenanalysen ergeben, dass zusätzliche Materie in Galaxienhaufen vorhanden sein muss.
    Warum „MOND“? Mond wurde 1983 von Milgrom entdeckt und in 1984 durch Bekenstein und Milgrom in der Form eines nichtrelativistischen Lagrangean formuliert. Somit können wir die Bewegungsgleichungen von materiellen Teilchen in einen Computer einprogrammieren und berechnen, wie sich Strukturen und Galaxien in MOND und ohne Dunkle Materie entfalten. Es existiert keine (mir bekannte) alternative und realistische Theorie der Gravitation, welche uns dieses erlaubt. Nun testen wir in der Bonn-Prager Forschungsgruppe MOND genauso hart, wie die obige Dunkle-Materie-Theorie. Das bisher überraschende Fazit: Alle Probleme lösen sich auf, und zwar ohne dass man die Theorie in irgendeiner Weise durch Parameter adaptieren oder verändern muss. Selbst die bereits existierenden Gasdynamischen- und Sternentstehungs-Algorithmen genügen vollständig aus — die berechneten Galaxien sehen so aus, wie die beobachteten. Das nahe Universum sieht also genau so aus, wie es aussehen sollte, wenn MOND die korrekte effektive Beschreibung ist. Zumindest ist das der jetzige Stand der Erkenntnis; weitere Tests werden gerade jetzt durchgeführt.
    Anders ausgedrückt: ich persönlich würde mich nur dann in ein interstellares Raumschiff setzen, wenn dieses den MONDschen Bewegungsgleichungen nach zwischen den Sternen navigiert. Ein Raumschiff, welches „Newtonsch“ navigiert (genau so, wie es unsere Raumschiffe jetzt im Sonnensystem tun) mit der Annahme der unsichtbaren Dunklen Materie, wäre innerhalb der Milchstraße suicidal für die Astronauten, und somit ein „no-go“ für mich. Eine rein pragmatische Entscheidung.
    Nun gehen wir (in Bonn-Prag) tiefer in den Raum, und erproben kosmologische Strukturbildung im frühen Universum. Alle Resultate und Programme, welche wir verwenden, werden veröffentlicht, um maximale Transparenz zu erlangen. Dieses Bonn-Prag Forschungsprojekt ist z.Z. weltweit einzigartig, leidet aber ernsthaft am Problem, Forschungsgelder zu bekommen, um voranzukommen.
    Zur Natur der Gravitation: Insofern Gravitation, nach Einstein als eine geometrische Verformung der Raum-Zeit interpretiert wird, kann MOND als relativistische Theorie formuliert werden, welche alle modernsten Daten (Gravitationswellen, CMB, usw.) erfüllt (Skordis & Zloznik 2021 PhRvL 127, 1302). Es müssen dafür zusätzliche Felder eingeführt werden. Diese müssen aber keinem Teilchenaspekt entsprechen. Allerdings könnte die Gravitation auch ein anderes Phänomen sein. So könnte ein Phänomen sein, welches durch Differenzen im Informationsgehalt des Raumes entsteht (Verlinde, 2017, ScPP 2, 16). Oder aber, das Phänomen der Gravitation entsteht lediglich durch die Wellennatur der Materie (Stadtler, Kroupa, Schmid 2021, CaJPh 99, 222).
    Faktum ist, dass wir nicht wirklich wissen, was Gravitation ist. Es ist aber klar, dass jede theoretische Formulierung mit den heute bekannten Daten (z.B. Beobachtungen von Gravitationswellen und des CMB) übereinstimmen muss.
    Ich werde als „Rebell“ gesehen, weil die überwiegende Mehrheit der relevanten Astronomen und Physiker nach wie vor und unbeirrt für ein Modell einstehen, welches aufgrund der wissenschaftlichen Methode irreparabel ausgeschlossen wurde. Somit muss hinterfragt werden, was der Sinn der Forschung eigentlich sein soll, und warum wertvolle Forschungsgelder nach wie vor in großen Mengen für dieses Gebiet ausgegeben werden. Dieses kann nicht im Sinne des Steuerzahlers sein. Die Verteilung der vom Steuerzahler zur Verfügung gestellten Forschungsgelder müsste anders organisiert werden, um neue und – progressive – Forschungsprojekte (Merritt 2020, Cambridge University Press, „A Philosophical Approach to MOND“) besser und effektiver zu unterstützen. Ist dieses aber überhaupt möglich? Pavel Kroupa

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