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Themen der Wissenschaft: Überraschungen vor der Haustür

Eine Reihe von Beobachtungen deutet darauf hin, dass die grundlegende Dynamik im Sonnensystem vielleicht doch nicht so gut verstanden ist, wie man bislang glaubte. Unerwartete Bahnabweichungen von Raumsonden beim Verlassen des Sonnensystems und beim Vorbeiflug an der Erde, ein kürzlich festgestelltes, geringes Anwachsen der Astronomischen Einheit und Anomalien in der kosmischen Hintergrundstrahlung sorgen für Ratlosigkeit bei den Astrophysikern.
Seit jeher werden Fortschritte in der Physik durch Beobachtungen angeregt, welche sich nicht im Rahmen der jeweils gültigen Standardtheorien erklären lassen. Berühmte Beispiele hierfür sind die Interferenzexperimente von Michelson und Morley, deren Ergebnisse im Widerspruch zur damaligen Ätherhypothese standen und erst mittels der Speziellen Relativitätstheorie eine befriedigende Erklärung fanden, oder die seit etwa 1850 bekannte, anomale Periheldrehung des Merkur, welche anfangs nur als Messfehler angesehen wurde und heute eine wichtige experimentelle Stütze der Allgemeinen Relativitätstheorie darstellt. Auch heutzutage gibt es verschiedene physikalische Phänomene, deren Interpretation die gegenwärtigen Theorien vor große Probleme stellt, wofür die Dunkle Materie und Dunkle Energie als die bekanntesten Beispiele dienen können. Wir wollen im Folgenden vier weitere astrophysikalische Beobachtungen vorstellen, für die auch nach teils mehrjährigen, intensiven Untersuchungen bislang noch keine allgemein anerkannten Erklärungen gefunden werden konnten. Das besondere an diesen Phänomenen ist, dass sie, astronomisch gesehen, quasi vor unserer Haustür gemessen werden und so auch ernsthafte Fragen hinsichtlich der Physik innerhalb des Sonnensystems aufwerfen.

Kennen Sie schon …

Sterne und Weltraum – Raumzeit: Experimente zur Quantennatur

Die Relativitätstheorie Albert Einsteins ist das Meisterwerk zur Beschreibung der Schwerkraft. Seit Jahrzehnten steht aber die Frage im Raum, ob die Gravitation auf submikroskopischen Längenskalen modifiziert werden muss. Gibt es quantenhafte Austauschteilchen, die Gravitonen? In unserem Titelbeitrag stellen wir Überlegungen vor, wie man experimentell eine Quantennatur der Raumzeit testen könnte. Im zweiten Teil unseres Artikels zur Urknalltheorie beleuchten wir alternative Ansätze zur Dunklen Energie: das Local-Void- und das Timescape-Modell. Außerdem: Teil zwei unserer Praxistipps für die Astrofotografie mit dem Smartphone – Mond und Planeten im Fokus, die Ordnung im Chaos des Dreikörperproblems und woher stammen erdnahe Asteroiden?

Spektrum der Wissenschaft – Eine Theorie von allem: Lassen sich Quantenphysik und Schwerkraft vereinen?

Lassen sich Quantenphysik und Schwerkraft vereinen? In der aktuellen Ausgabe der PMT haben wir Beiträge für Sie zusammengestellt, in denen Forscherinnen und Forscher über die Ergebnisse ihrer Suche nach einer fundamentalen Theorie unserer Welt berichten. Entstanden ist eine erkenntnisreiche Sammlung an Beiträgen über die Quantennatur der Raumzeit, denkbaren Experimenten zum Nachweis von Gravitonen, Schwarzen Löchern, der Theorie der Quantengravitation, teleparalleler Gravitation und vielem mehr. Lesen Sie, welche Fortschritte es in den letzten Jahren gab, die Gesetze der Quantenwelt mit den geometrischen Konzepten von Raum und Zeit zu vereinigen, und welche Hürden dabei noch zu überwinden sind.

Sterne und Weltraum – Urknall: Der Anfang von allem?

Der Urknall gilt als Ursprung unseres Universums – Dunkle Materie und Dunkle Energie bestimmen die kosmische Dynamik, bleiben aber rätselhafte Platzhalter. Immer mehr Forschende zweifeln am Standardmodell und fordern neue Erklärungen. Wir zeigen Ihnen im ersten Teil des zweiteiligen Beitrags Befunde, die das kosmologische Standardmodell stützen. Um die Erde wird es eng – unser Artikel über Weltraumschrott informiert über die rasant wachsende Zahl an Objekten im erdnahen Raum. Sie führen immer häufiger dazu, dass Raumfahrzeuge ausweichen müssen. Lässt sich das noch handhaben, oder werden bestimmte Umlaufbahnen für die Raumfahrt zukünftig unbrauchbar? Darüber hinaus: Praxistipps für die Astrofotografie mit dem Smartphone, Details zum größten Sonnensturm der letzten 15 000 Jahre, den ältesten Festkörpern in unserem Sonnensystem und der ersten chinesischen Mission zur Beprobung eines Asteroiden.

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