Dunkle Materie/Dunkle Energie

[dreamaway]

Hallo,
Habe letztens einen Artikel gelesen, in dem es über die These ging, dass sich das Universum nicht wirklich ausdehnt, sondern dass es uns nur so vorkommt, weil ja die Zeit in den fast leeren Bereichen zwischen den Galaxien schneller vergeht. Bzw. Dass das der grund ist, warum es sich von unserer Erde und Gegenwart immer schneller ausdehnt.
Einstein lässt grüßen oder? Klar, weniger Gravitation, mehr Zeit- so zu sagen-
Aber wenn die Zeit in den gigantischen Dimensionen des Weltalls unterschiedlich schnell vergeht, ist es dann nicht so, dass die Lichtgeschwindigkeit praktisch doch übertroffen wird, das heisst, dass Materie aus der von uns wahrgenommenen Zukunft bzw. Vergangenheit mit unserer Gegenwart wechselwirkt und so einen Teil der dunklen Materie/ Energie erklären kann? Sind z.B. zwei Elementarteilchen in einem Stern verbunden, und das eine wird durch einen Gammablitz( oder anderes) in den leeren Raum geschleudert, wo die Zeit schneller vergeht, befindet es sich ja zu dem Teilchen in der Sonne in der Zukunft- und da die Teilchen verbunden sind, wirken verschiedene Zeiten aufeinander ein.
Oder?
Und erklärt das nicht auch warum Galaxien sich aussen "zu schnell "drehen? Ich meine, wenn die Zeit im Zentrum der Galaxie, je näher am supermassereichen Loch, langsamer vergeht, läuft sie in den äußeren Bereichen natürlich schneller-
Es tut mir leid wenn es darüber schon Threads gab, wusste nicht wohin damit.
Ich muss darüber ständig nachdenken und überlege wo mein Denkfehler liegt-
Könntet ihr mir eure Meinung sagen?

 

[Rainer-Raisch]

Das Timesacpe Modell ist nur eine Idee, die Größenordnung der Effekte ist jedoch außer Reichweite.
Womöglich mag es helfen, die Hubble Tension zu erklären.

 

[Nebulös]

Ich denke, in Diskussion ist vor allem, wie groß der Effekt der Gravitation auf die Expansionsrate in einem Void ist, es geht nicht darum, ob. Das Timescape-Modell behauptet, den Einfluß der Dunklen Energie vollständig damit erklären zu können, andere sind davon noch nicht überzeugt. Solange man das nicht selbst rechnen kann, kann man nur einer der Parteien glauben schenken.

Unabhängig von dem Ausgang dieser Diskussion gilt aber: wenn man irgend eine Expansionsrate (größer eins) annimmt, ist es wohl unbestreitbar so, daß in einem Void die Expansionsrate größer sein muß als in dichteren Regionen, weil die Zeit dort wegen der ART schneller verläuft, und weil die Expansionsrate selbst eine Funktion der Zeit ist. Ich habe aber keine Vorstellung davon, wie groß dieser Effekt ist. Allerdings sollte man die Mächtigkeit von rekursiven Prozessen nicht unterschätzen, denn so wie in der Zinseszinsrechnung die Zahl der Iterationen im Exponent steht, wird eine sehr kleine von 1 verschiedene Zahl irgendwann eine bedeutende Größe erreichen.

Die Expansionsrate selbst, egal welchen Wert sie annimmt, hat keinen Einfluß auf die Lichtgeschwindigkeit, oder die Geschwindigkeit irgendwelcher Teilchen, die sich im Raum befinden.

 

[P_E_T_E_R]

Hier sind ein paar weiterführende Links zum Thema Timescape-Kosmologie:

David L Wiltshire

Timescape cosmology

Supernovae evidence for foundational change to cosmological models

 

[Rainer-Raisch]

Solange man das nicht selbst rechnen kann, kann man nur einer der Parteien glauben schenken.

Diese Aufgabe obliegt eigentlich dem Timescape Modell.

Im Void haben wir eine Unterdichte von 30% gegenüber den überdichten Regionen, mithin also eine Unterdichte von 15% gegenüber dem Universum. Dies betrifft nur die Materie Ωm und nicht die Vakuumenergie, die ja ihrerseits 70% der Gesamtdichte ausmacht.
Somit ist die Dichte in den Voids
0,85Ωm+ΩΛ = 0.95275
Wir sprechen also über ± 5%

In einem Cluster besteht eine Überdichte von ca
od = ρ/ρ° = 8,3 = 830%
Dennoch ergibt sich für den Cluster nur ein Shapirofaktor von
σ = ²(1-2G·M/c²r) = 0.999995
Im Zentrum des Clusters ist der Wert etwas stärker
σc = (²(1-rs/ra)3-1)/2 = 0.9999925 für eine homogene Kugel

Selbst diese Werte sind nicht der Rechnung wert. Selbst über das Weltalter ergibt sich nur ein Altersunterschied von
(1-σc)τ = 100000 Jahren
was einer Rotverschiebung von Δz = 0,00001 entspricht.

 

[Nebulös]

Dennoch ergibt sich für den Cluster nur ein Shapirofaktor von

Der Shapirofaktor berücksichtigt allerdings nicht die Expansion des Raumes, diese ist nicht zu vernachlässigen, erst recht nicht auf solchen Zeitskalen.

Ausserdem wird der Effekt nochmals größer sein, denn Ωm = 30% gilt nur heute. Der Materieanteil war früher um einiges größer, auch dieser Effekt fehlt in deiner Rechnung.

Der Effekt wird also doch um einiges größer ausfallen.

 

[Rainer-Raisch]

Der Effekt wird also doch um einiges größer ausfallen.

Nein, sondern kleiner.
Die Unterschiede der Massendichten haben sich im Laufe der Zeit natürlich vergrößert und nicht verkleinert. Gleiches gilt zwar auch für den Radius der Regionen, die Dichten machen aber viel viel mehr aus. ΔM ~ r³(Δρ)

Ohne Gravitation wäre die Masse in einer comoving Region über die Expansion unverändert.
Beim Cold Spot beträgt die Dichtefluktuation 0.00003 = 0.003 %

Dafür reicht die Genauigkeit meines Rechners nicht mehr aus, ich erhalte für die Zeit der Rekombination
σ = 1

In einem Cluster besteht eine Überdichte von ca

Das können wir für den Void (5% Unterdichte) auch direkt berechnen, nehmen wir einen Radius von 900 Mly, wie beim Cold Spot.
σ = ²(1-2MG/c²r) = 0.9999999999
σc = (²(1-rs/ra)3-1)/2 = 0,999999999856

 

[Nebulös]

Die Dichteunterschiede waren sicherlich geringer, aber dafür war der Materieanteil größer.

Du verwendest immer noch die Shapiro-Gleichung: diese berücksichtigt nicht die Expansion des Raumes, und ergibt deshalb einen viel zu kleinen Wert.

 

[Rainer-Raisch]

Du verwendest immer noch die Shapiro-Gleichung: diese berücksichtigt nicht die Expansion des Raumes, und ergibt deshalb einen viel zu kleinen Wert.

Was meinst Du denn damit? Was soll das Eine mit dem Anderen zu tun haben? Die Zeitdilatation führt allenfalls dazu, dass die Expansion langsamer verläuft. Das habe ich ja vorgerechnet.

Die Dichteunterschiede waren sicherlich geringer, aber dafür war der Materieanteil größer.

Das habe ich oben bereits nachgerechnet.
Der Radius vergrößert sich um den Faktor 1090, die Dichtefluktuation Δρ/ρ = ΔM/M um den Faktor 1666

Dafür reicht die Genauigkeit meines Rechners nicht mehr aus, ich erhalte für die Zeit der Rekombination
σ = 1

Ich hatte allerdings einen Rechenfehler
σc = 0.9999999999645939

 

[Nebulös]

Was meinst Du denn damit? Was soll das Eine mit dem Anderen zu tun haben?

Die Expansion muß in die Rechnung eingehen. Du nimmst z.B. "einen Radius von 900 Mly, wie beim Cold Spot.". Du gehst hier von einem konstanten Radius aus, dieser ist aber beim Eintritt eines Lichtstrahls in den Void ein anderer als beim Austritt. Der Weg, den das Licht nehmen muß, um den Void wieder verlassen zu können, verlängert sich fortwährend.

 

[Rainer-Raisch]

beim Eintritt eines Lichtstrahls

Lichtstrahlen habe ich überhaupt nicht behandelt, sondern die (angeblich) unterschiedliche Expansion.
Für Lichtstrahlen spielt der Lichtweg durch den Void keine nennenswerte Rolle.

(1-0,999999999856) Gyr = 1117309 Jahre
was einer Rotverschiebung von Δz = 0,0001 entspricht.

 

[kirk11]

Diese Aufgabe obliegt eigentlich dem Timescape Modell.

Im Void haben wir eine Unterdichte von 30% gegenüber den überdichten Regionen, mithin also eine Unterdichte von 15% gegenüber dem Universum. Dies betrifft nur die Materie Ωm und nicht die Vakuumenergie, die ja ihrerseits 70% der Gesamtdichte ausmacht.
Somit ist die Dichte in den Voids
0,85Ωm+ΩΛ = 0.95275
Wir sprechen also über ± 5%

In einem Cluster besteht eine Überdichte von ca
od = ρ/ρ° = 8,3 = 830%
Dennoch ergibt sich für den Cluster nur ein Shapirofaktor von
σ = ²(1-2G·M/c²r) = 0.999995
Im Zentrum des Clusters ist der Wert etwas stärker
σc = (²(1-rs/ra)3-1)/2 = 0.9999925 für eine homogene Kugel

Selbst diese Werte sind nicht der Rechnung wert. Selbst über das Weltalter ergibt sich nur ein Altersunterschied von
(1-σc)τ = 100000 Jahren
was einer Rotverschiebung von Δz = 0,00001 entspricht.

Hi,

Dies betrifft nur die Materie Ωm und nicht die Vakuumenergie, die ja ihrerseits 70% der Gesamtdichte ausmacht.

Soweit ich das verstanden habe, möchte das Timescape-Modell die DE / Vakuumenergie als beherrschenden Gesamtdichte-Faktor ja eben wegdefinieren / wegrechnen.

Um dieses Modell fair zu bewerten, sollte man diese Prämisse übernehmen - ungeachtet dessen, dass es natürlich falsch sein kann und man das selbst anders beurteilt.

 

[Rainer-Raisch]

sollte man diese Prämisse übernehmen

Zuerst muss es sich rechnen, bevor man etwas weglassen kann. Um die Rechnung zu vergleichen, darf man sowieso nichts weglassen.
DE kann man sowieso nicht ersatzlos weglassen, weil dann nur noch Ωm = 0,3 übrig ist und für die beobachtete Flachheit Ω = 1 erforderlich ist.

Das ist dasselbe wie bei DM, die man schon deshalb nicht durch Mond ersetzen kann, weil dann nur noch ΩΛ+Ωb = 0,735 übrig ist.

 

[P_E_T_E_R]

Einer der Standardkosmologen ist Ethan Siegel, der mit folgenden Argumenten dagegen hält:

Ask Ethan: Can a lumpy Universe explain dark energy?

The (Timescape) model suggests that a clock in the Milky Way would be about 35 percent slower than the same one at an average position in large cosmic voids, meaning billions more years would have passed in voids… 35% sounds an awful lot to me.

The first thing you have to understand is that despite how it looks locally, on large cosmic scales, the Universe is very, very uniform. Even though the difference between underdense and overdense regions (what the pros call “density contrast”) is enormous on small cosmic scales, with typical values approaching a factor of ~10^30, on the largest of cosmic scales, those density differences are on the order of ~0.01%, or less than 1-part-in-10,000.

Our best tools for measuring how homogeneous (i.e., uniform) or inhomogeneous (e.g., clumpy or lumpy) the Universe is are twofold.

1. We can start here, where we are, and measure how galaxies — large and small, high mass and low mass, luminous and faint, etc. — are distributed across space on all cosmic scales. Using this, we can construct a “mass/density map” of the Universe, not just nearby, but at all points throughout cosmic history.
2. Or, we can start at the beginning — with the seed fluctuations produced by inflation — and evolve that forward in time until we reach the cosmic microwave background, and then compare our inhomogeneity map from that time (which we observe) with those theoretical predictions.

It should come as no surprise that we’ve done precisely that with both of these methods. For the second option, we got our best data back in the 2010s from the Planck satellite, and found that the “average density fluctuation” in the early Universe was roughly the same on all scales, large and small, and was at just the 1-part-in-30,000 level. Moreover, we’ve also accomplished this with the first option, and have found a value that’s not only consistent with the other method, but have shown how structure grows and clumps over cosmic time: in perfect agreement on practically all scales with what simulations and theory predicts.

Und so kommt man dann also zum kosmologischen Standardmodell mit 23% DM und 72% DE.

Dazu hätte ich aber eine Frage: die nach Methode (1) bestimmte Dichteverteilung basiert ja wohl ausschließlich auf der sichtbaren im wesentlichen baryonischen Materie. Aber was wissen wir über die Homogenität der unsichtbaren DM ? Wäre es denkbar, dass DM erheblich höhere Dichteschwankungen als die sichtbare Materie aufweist und so den hier debattierten Timescape Modus effektiv dominiert?

Gruß, Peter

 

[kirk11]

Zuerst muss es sich rechnen, bevor man etwas weglassen kann. Um die Rechnung zu vergleichen, darf man sowieso nichts weglassen.
DE kann man sowieso nicht ersatzlos weglassen, weil dann nur noch Ωm = 0,3 übrig ist und für die beobachtete Flachheit Ω = 1 erforderlich ist.

Das ist dasselbe wie bei DM, die man schon deshalb nicht durch Mond ersetzen kann, weil dann nur noch ΩΛ+Ωb = 0,735 übrig ist.

Hi,

man kann (neue) Theorien nur nach ihrer eigenen Logik, Mathematik und Prämissen beurteilen und bewerten.

Genauso wie es keinen Sinn macht, z.B. die String-Theorie (nur) nach den gängigen bzw. ART-Prämissen verstehen zu wollen.

Den Realitätstest bzw. Praxistest müssen neue Theorien aber natürlich bestehen, um längerfristig ernstgenommen zu werden.

 

[Rainer-Raisch]

die nach Methode (1) bestimmte Dichteverteilung basiert ja wohl ausschließlich auf der sichtbaren im wesentlichen baryonischen Materie. Aber was wissen wir über die Homogenität der unsichtbaren DM ? Wäre es denkbar, dass DM erheblich höhere Dichteschwankungen als die sichtbare Materie aufweist und so den hier debattierten Timescape Modus effektiv dominiert?

Das ist richtig.
Einerseits hat man Messungen aus Gravitationslinsen Effekten und Rotationskurven und andererseits die Menge der fehlenden Materie aus Ωd = 1-Ωb-ΩΛ, was in sehr guter Übereinstimmung zu einer generellen Korrelation zwischen dunkler und baryonischer Materie im Rahmen der angenommenen Mengenverhältnisse führt.
Auch aus dem Powerspektrum der CMB ergibt sich ja die Menge der DM sehr genau mit ebenfalls vollständiger Übereinstimmung. Auch die Simulationen zur Strukturbildung bestätigen alles nochmals.

 

[Rainer-Raisch]

man kann (neue) Theorien nur nach ihrer eigenen Logik, Mathematik und Prämissen beurteilen und bewerten.

Das ist natürlich richtig, doch müssen sie die Fakten erfüllen, die bekannt sind, also sich aus der alten Theorie ergeben, egal ob diese dann anders hergeleitet werden sollten.
Davon abgesehen hat die Flachheit des Universums (Ω≈1) gar nichts mit Timescape oder DE zu tun.

 

[kirk11]

Was sind 'die Fakten' ?

DM ?

Für die Mond-Theorie eben nicht.

(Nur) 4 Dimensionen ?

Für die Stringtheorie eben nicht.

Keine Raum-Zeitquanten?

Für die LQT eben nicht.

Etc.

Es gibt für neue Theorien keine Denkverbote;
allerdings müssen sie den Elchtest von Messungen und Beobachtungen bestehen.

 

[kirk11]

@ Rainer

Davon abgesehen hat die Flachheit des Universums (Ω≈1) gar nichts mit Timescape oder DE zu tun.

Die Flachheit des Universum führst Du auf 70 % Anteile der Vakuumenergie zurück.

Und das soll nichts mit der DE zu tun haben?

Wo (laut gängiger Lehrmeinung) Vakuumenergie und DE 'ganz zufällig' jeweils ~ 70 % der universellen Energiedichte zugerechnet werden?

 

[Rainer-Raisch]

Die Flachheit des Universum führst Du auf 70 % Anteile der Vakuumenergie zurück.

Falsch.
Diese Flachheit ergibt sich aus den Beobachtungen.
Die Energiedichte muss diese Bedingungen efüllen.
Bevor DE salonfähig wurde, gab es das gravierende Problem, weil die Energiedichte selbst mit DM viel zu gering war.
Seither ist das Flachheitsproblem die Frage, warum das Universum so genau diese kritische Energiedichte aufweist, ua dies wird durch die Inflation beantwortet.

Wo (laut gängiger Lehrmeinung) Vakuumenergie und DE 'ganz zufällig' jeweils ~ 70 % der universellen Energiedichte zugerechnet werden?

Das wären ja schon 140%, denk nochmal nach.

 

[kirk11]

NICHT 2 x 70 %, weil ich verwende DE und Vakuumenergie in diesem Zusammenhang synonym, siehe auch Wiki:

Ein Vorschlag ist, die Dunkle Energie als Vakuumenergie des „leeren Raumes“, die in der Quantenfeldtheorie auftritt, zu verstehen. Da mit der Expansion des Universums der Raum zunimmt, wächst auch die Vakuumenergie und beschleunigt die Expansion. Dies ist die gegenwärtig bevorzugte Erklärung.

 

[Rainer-Raisch]

weil ich verwende DE und Vakuumenergie in diesem Zusammenhang synonym

Du hast die Begriffe zwar NICHT synonym, sondern kumulativ verwendet, aber üblich werden die beiden Begriffe synonym verwendet.

70 % der universellen Energiedichte zugerechnet werden?

Eben, und genau diese Energiedichte bedürfte einer neuen Erklärung. Genau das sagte ich doch weiter oben.

weil dann nur noch Ωm = 0,3 übrig ist

DE kann man nicht ersatzlos streichen.

'ganz zufällig'

Wenn Du das Ergebnis einer Rechnung als "Zufall" bezeichnen willst.... man geht eher davon aus, dass es eine Bestätigung für die Richtigkeit des Modells ist, dass die Werte für die nötige Energiedichte für die Flachheit (Friedmann Gleichung), die Erklärung der Schubumkehr (Riess, Perlmutter, Schmidt) und der Peaks im Powerspektrum (Planck) übereinstimmen. Nur Phantasten glauben da noch an Zufälle.

 

[kirk11]

Du hast die Begriffe zwar NICHT synonym, sondern kumulativ verwendet, aber üblich werden die beiden Begriffe synonym verwendet.

Ich hatte das natürlich NICHT kulmulativ gemeint (das war DEINE Interpretation).

Weil zu wissen, dass 140 % zu viel sind, dazu braucht man wahrlich kein Mathematik-Genie sein...

Irgendwie tust Du Dir immer wieder schwer, meine Statements richtig zu interpretieren.

Wenn man z.B. 'Zufall' statt Zufall schreibt, dann ist das ironisch und man meint (bzw. ich meinte), dass es eben KEIN Zufall ist.

DE, Vakuumenergie, Vakuumfluktuationen,... - alles schön und gut.

Aber selbst wenn man damit goldrichtig liegt: Solange man das nicht erheblich konkretisieren kann, werden diese Begriffe zwar brauchbar sein / bleiben, um Gleichungen und Formeln korrekt zu bekommen, aber der Durchbruch zu einem tieferen theoretischen Verständnis diverser kosmologischen Zusammenhänge wird dadurch (noch) nicht gelingen.

 

[Rainer-Raisch]

Aber selbst wenn man damit goldrichtig liegt: Solange man das nicht erheblich konkretisieren kann, werden diese Begriffe zwar brauchbar sein / bleiben, um Gleichungen und Formeln korrekt zu bekommen, aber der Durchbruch zu einem tieferen theoretischen Verständnis diverser kosmologischen Zusammenhänge wird dadurch (noch) nicht gelingen.

Timescape ist jedenfalls ein brotloser Versuch.
Ich fürchte, dass es auch für die Hubble Tension zu gering ist.

 

[Rainer-Raisch]

dann ist das ironisch

Vakuumenergie ist die bisher plausibelste Erklärung der Kosmologischen Konstante. Da kannst Du Dir Deine 'Ironie' sparen. Ich denke Dir ist bekannt, dass es keine Berechnung für die zu erwartende Energiedichte gibt, Andere Raumeigenschaften, die in Frage kämen, sind nicht bekannt.

 

[kirk11]

Hi,

Du zitierst sinngemäß mein Zitat ( zur Vakuumenergie) und schreibst dann, ich kann mir die Ironie sparen.

Du verstehst offensichtlich überhaupt nicht, wann ich etwas ironisch meine und wann nicht.

Zum Thema Raumeigenschaften:

Welche sind Dir denn bekannt?

 

[Rainer-Raisch]

Welche sind Dir denn bekannt?

ART: Rμλ und Λ
QFT: Felder mit Nullpunktfluktuationen

 

[Rainer-Raisch]

ART: Rμλ und Λ

da fehlte noch Ωk

 

[kirk11]

Ok, fein, aber gibt' das auch in Worten?

 

[Rainer-Raisch]

ART: Rμλ und Λ
QFT: Felder mit Nullpunktfluktuationen

da fehlte noch Ωk

Raumzeitkrümmung Riemanntensor Rμλ
Kosmologische Konstante Λ
Raumgeometrie des Universums Ωk und ggf Krümmungsradius
Felder mit Nullpunktfluktuationen für jedes Elementarteilchen separat