Hatte Einstein Unrecht? Oder stört Dunkle Materie den Flug von Raumsonden?

Seit einiger Zeit rätseln Wissenschaftler, warum Raumsonden bei sogenannten Swing-by Manövern sich nicht so verhalten, wie es berechnet wurde. Man denkt sogar, dass die allgemeine Relativitätstheorie, wobei es um Krümmung des Raumes geht, nicht ganz richtig sein könnte.

Unter Wissenschaftlern sorgt seit Jahren ein mysteriöses Phänomen für Verwirrung – die Swing-by-Anomalie. Das Swing-by ist ein Flugmanöver von Raumsonden, bei dem sie zusätzlichen Schwung im Gravitationsfeld eines Himmelskörpers, etwa der Erde, erhalten. Dadurch können die Sonden viel Treibstoff einsparen. Die europäisch-amerikanische Forschungssonde Cassini-Huygens nutzte diesen physikalischen Trick ebenso wie die Sonnensonde Ulysses.

Was die Forscher dabei allerdings schon seit Jahren verwundert: Die Flugkörper verhalten sich nicht 100-prozentig so, wie man es nach dem altehrwürdigen Gravitationsgesetz erwarten würde. Vielmehr kommt es zu Unregelmäßigkeiten in der Geschwindigkeit. Die Sonden werden unerwartet schneller oder langsamer. Bislang konnten die Physiker diesen Effekt nicht erklären. Sie tauften ihn Swing-by-Anomalie. Einige Experten befürchten, dass möglicherweise sogar die allgemeine Relativitätstheorie Albert Einsteins, die die Anziehungskraft von Materie durch eine Krümmung des Raums beschreibt, nicht ganz richtig sein könnte.

Der amerikanische Physiker Stephen Adler vom Institute for Advanced Study aus Princeton glaubt nach wie vor fest daran, dass Einstein nicht irrte, und versucht die Swing-by-Anomalie mithilfe der sogenannten dunklen Materie zu erklären, die Astronomen im Universum ausgemacht haben. „Verantwortlich für die Anomalie könnte dunkle Materie sein, die sich auch ganz in der Nähe der Erde befinden könnte“, schreibt er.

Von der Existenz der dunklen Materie wissen die Weltraumforscher erst seit rund zehn Jahren. Von ihr geht offensichtlich eine Anziehungskraft aus, deren Wirkung auf andere Himmelskörper sich beobachten lässt. Sie selber ist hingegen völlig unsichtbar, das heißt, sie sendet und reflektiert keinerlei elektromagnetische Strahlung, insbesondere eben auch kein sichtbares Licht. Nach den Berechnungen der Wissenschaftler macht die dunkle Materie immerhin gut ein Fünftel der gesamten Masse des Universums aus.

Adler hat nun die Hypothese aufgestellt, dass sich in der unmittelbaren Umgebung der Erde sogar besonders viel dunkle Materie befinden soll. Sie habe nach seinen Berechnungen in Erdnähe eine Dichte, die 200 Milliarden Mal größer sei als durchschnittlich in der Milchstraße.

Dennoch ist die Gesamtmasse der dunklen Materie in dem Raumbereich zwischen Mond und Erde recht klein. In seinem Modell kommt Adler zu dem Schluss, dass die Masse der erdnahen dunklen Materie nicht mehr als ein Viermilliardstel der Erdmasse ausmachen kann.

Diese geheimnisvolle dunkle Materie zerre dann an Satelliten auf Erdumlaufbahnen, Sonden in Swing-by-Manövern und allen anderen Raumfahrzeugen, inklusive Shuttles und der Internationalen Raumstation. Die Swing-by-Anomalie, davon ist Adler überzeugt, lasse sich eben auch damit erklären.

Wenn es also tatsächlich dunkle Materie sein sollte, die direkt vor unserer kosmischen Haustür für Wirbel sorgt, bekommen die Forscher gleich das nächste Rätsel gestellt: „Wie kommt die mysteriöse Materie dann dorthin?“ fragt Adler.