Gedanken zur Dunklen Materie | Astronomie.de - Der Treffpunkt für Astronomie

Gedanken zur Dunklen Materie

kirk11

Mitglied
Ich bin ziemlich skeptisch dass es diese - zumindest in der derzeit postulierten Form - gibt.

Sie wurde ja sozusagen ins Leben gerufen nicht weil sie konkret beobachtet oder entdeckt wurde, sondern um sozusagen gravitative Unstimmigkeiten auszubügeln, welche in Galaxien, Galaxiehaufen und noch größeren Strukturen vorgefunden wurden.

Jan Hendrik Oort vermutete schon 1932 in diese Richtung.

Und seitdem tappen die Forscher im Großen und Ganzen noch immer im Dunkeln, woraus diese Dunkle Materie im genaueren bestehen soll.

Wenn man sich da einige der gehandelten Kandidaten ansieht, dann findet man einige alte Bekannte welche eigentlich der klassischen Materie zugeordnet werden: (u.a.) kaltes Gas, kalte Staubwolken, MACHOs (wie braune Zwerge),...
Dann auch noch Neutrinos, welche aber nicht mehr als 0,3 % der Masse des Universums ausmachen sollen...

Die Dunkle Materie sollte ja u.a. auch in unserer Milchstraße vorzufinden sein.
Ich frage mich aber, wie eine so riesige Masse (welcher immerhin ca. 50 mal so viel Masse wie den Schwarzen Löchern zugebilligt wird) dermaßen diskret sein kann.
Wenn man im Vergleich die Schwarzen Löcher heranzieht: obwohl diese (für sich genommen) unsichtbar und (für ihre Masse) extrem klein sind, treten diese dafür ziemlich auffällig auf, angefangen mit ihrer ziemlich spektakulären Entstehung. Auch dass diese jeweils im Zentrum einer Galaxie supermassereich vorzufinden sind, spricht für deren Bedeutung und objektive Nachweisbarkeit.

Im Vergleich dazu steht für die dunkle Materie im wesentlichen nur der Gravitationslinseneffekt als möglicher konkreter physikalischer Nachweis zu Buche, insgesamt doch etwas mager nach meiner Einschätzung.

Jedenfalls gefällt mir der (alternative) Ansatz der STVG recht gut:

Die Skalar-Tensor-Vektor-Gravitationstheorie (STVG) wurde 2014 von John Moffat entwickelt, nicht zu verwechseln mit der TeVeS. Die STVG wurde erfolgreich für die Berechnung der Rotation von Galaxien, der Masseverteilung von Galaxienhaufen und des Gravitationslinseneffekts des Bullet-Cluster herangezogen, ohne die Notwendigkeit, Dunkle Materie zu postulieren. Die Theorie bietet darüber hinaus eine Erklärung für den Ursprung des Trägheitsprinzips.
 

Optikus

Mitglied
Hallo Kirk,

die STVG ist eine der aktuell konkurrierenden Ideen, die Frage ist, da Astronomie eine empirische Wissenschaft ist, also eine die jede Theorie an der Beobachtung verifiziert, wann wir in der Metrologie so weit sind dass wir die verschiedenen Postulate der einzelnen Theorien am Objekt erarbeiten können.

So lange ist alles nur eine mehr oder weniger spannende Theorie, von denen es eben mehrere gibt, die alle das gleiche Manko aufweisen, dass es an handfesten Facts mangelt. Es gibt erfolgreiche Anwendungen in Simulationen, das können aber auch verschiedene Ansätze vorweisen, es wäre schön, wenn man die sich ergebenden Schlüsse und Systematiken in irgendeiner Weise aus der Natur ableiten und damit untermauern könnte.

Simulationen sind wie Statistiken - sie sind Kinder der Paramter des Ansatzes - gut gewählt läßt sich, ohne damit jemandem etwas unterstellen zu wollen, immer ein Fit erreichen.

So lange uns auf dem "Gravitationsauge" die Brille fehlt wird das eine schwierige Sache bleiben. Mit der Gravitationswellenastronomie betreten wir das Feld der Untersuchung gravitativer Effekte ja erstmal durch einen schmalen Türspalt ganz vorsichtig, lernen mit dem Instrumentrium umzugehen und es zu bewerten - vieleicht sind wir auf dem Weg der Klärung dieser spannenden Thematik ja gar nicht so weit von einem Durchbruch entfernt. Wir leben in einer spannenden Zeit was das angeht, ich bin da guter Hoffnung.

Ah....: "Diskret" bedeutet im dem Zusammenhang nicht "unauffällig", ein Ziegelstein aus Dunkler Materie wäre eine diskrete Verkörperung.

CS
Jörg
 

kirk11

Mitglied
@ Jörg

Danke für Dein sehr fundiertes und interessantes Feedback.

Wie schon erwähnt - schon seit 1932 (!) gibt es die Theorie der Dunklen Materie.

Was ist nicht alles seitdem in der Astrophysik passiert und wie viele verfeinerte Mess- & Beobachtungsmethoden wurden seitdem entwickelt und auch in der Praxis eingesetzt.

Und was die Natur / die Zusammensetzung der Dunklen Materie betrifft, gibt es offensichtlich noch immer das große Rätselraten unter den Astrophysikern...

Z. B. Braune Zwerge als Kandidaten finde ich schon insofern seltsam, da diese doch der klassischen (Atom-)Materie zugeordnet werden. Wenn diese dann gleichzeitig als Dunkle Materie durchgehen würden, dann würden Sie als Masse gleich 2 x gewertet: 1 x als Dunkle Materie und 1 x als klassische Materie. Detto für kaltes Gas und kalte Staubwolken.
Und Neutrinos werden im Lambda-CDM-Modell als Neutrinos gewertet (mit 0,3 % geschätzt), sollen die dann auch doppelt als Masse gezählt werden ?
 

Optikus

Mitglied
Hallo Kirk,

das sind eine Menge Detailfragen, die sicher berufenere Beantworter finden sollten, ich glaube auch nicht dass das in Trivialsprache ohne einen massiven mathematischen Formalismus darstellbar ist, ich verfolge das als eher praktisch Interessierter mehr am Rande, meine Essenz aus der laufenden Diskussion auf den verschiedenen Platformen und in den Arbeiten die ich mit meinen Kenntnissen verstehe, dass derzeit viele Optionen und Erklärungswege offen stehen - und gerade das finde ich daran spannend. Ich mag diese Zeit in der sich so viel bewegt, was lange unverrückbar schien.

CS
Jörg
 

kirk11

Mitglied
Die fehlende Gravitation(smasse) u.a. in den Außenbereichen von Galaxien könnte auch (zumindest teilweise) von einem alten Bekannten stammen:

...
Allerdings: Obwohl für das klassische Wachstum durch die Akkretion von Gas bei 50 Milliarden Sonnenmassen Schluss ist, könnte es trotzdem einige noch größere Schwarze Löcher geben. „Schwarze Löcher mit noch größerer Masse sind im Prinzip möglich – so könnte beispielsweise eines nahe dem Maximum mit einem zweiten verschmelzen und das Resultat wäre noch größer“, erklärt King. „Aber das dabei entstehende Schwarze Loch hätte keine Gasscheibe um sich, die Strahlung abgeben würde.“

Auch wenn ein ganzer Stern in ein solches Schwarzes Loch stürzen würde, könnte es noch weiter wachsen. Doch weil ihm die strahlende Gasumgebung fehlt, wäre dieser Massegigant für unsere Teleskope unsichtbar. Aufspüren könnte man diese Hypergiganten nur indirekt, beispielsweise über ihre Wirkung als Gravitationslinse: Sie verzerren durch ihre große Schwerkraft das Licht hinter ihnen scheinender Lichtquellen.
(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, 2015; doi: 10.1093/mnrasl/slv186)
 

Adhara

Mitglied
Wissen wir überhaupt etwas über die Natur der Dunklen Materie oder kann sie nicht exotischer sein, als alles was wir kennen?
Da wir nur ihre gravitative (oder sagen wir besser gravitationsartige) Wechselwirkung mit normaler Materie kennen, können wir doch nicht einmal sagen, ob für Dunkle Materie auch das Einsteinsche Äquivalenzprinzip, daß schwere und träge Masse gleich sind, stimmt und ob für sie die Gesetze der Quantenmechanik gelten.
Könnte sie nicht irgendein Kraftfeld sein?
Wäre es möglich, daß freie Innenweltkosmen ( Innenweltkosmos – Wikipedia ) die Quelle der Dunklen Materie wären?
 

kirk11

Mitglied
Ich möchte meine Gedanken zur Dunklen Materie zusammenfassen und auch ein bisschen mehr auf den Punkt bringen.

Prinzipiell bin ich schon skeptisch wenn 'Neu-Einführungen' nicht old school durchgeführt werden. Old school heißt in diesem Zusammenhang:

1. Messen / objektiv beobachten
2. Analysieren / verstehen / nachweisen / beweisen
(3. Nutzen - viele Neu-Entdeckungen führten auch zu neuen technischen Entwicklungen)

Hier handelt es sich (noch immer) um eine 'Neu-Einführung' per Postulat und zwar (ähnlich wie bei der Dunklen Energie) um Gravitations-Messeffekte erklären zu können ohne unsere aktuelles Verständnis der Gravitation aufgeben bzw. adaptieren zu müssen.

Das wäre ja an sich nicht das Problem, postuliert wurde schon vieles was sich dann im nachhinein auch mit objektiven Messungen / Beobachtungen hat verifizieren lassen.

Nur mit der Dunklen Materie hapert es halt (fast 90 Jahre nach ihrer 'Entdeckung') noch immer an allen Ecken und Enden.

Wenn man sich z.B. dieses Zitat (an anderer Stelle im Forum zu finden) anschaut:

...„Eine Vielzahl astrophysikalischer Beobachtungen zeigt, dass Dunkle Materie etwa 80 Prozent der Materie im Kosmos ausmacht“, erläutern Christopher Dessert von der University of Michigan und seine Kollegen. Doch woraus diese Dunkle Materie bestehe, sei bislang ein Rätsel...

Nicht einmal im Punkt wieviel Masse des Universum die Dunkle Materie ausmacht, besteht offensichtlich Einigkeit. Die gängigen Schätzungen gehen ja von 20 - 23 % aus...

Deren Zusammensetzung (siehe auch das Zitat oben) ist noch vollkommen ungeklärt.

Einige Kandidaten (wie Braune Zwerge) muten für mich schon geradezu grotesk an (vor allem weil es sich ja dann wieder um klassische Materie handeln würde).

Auch warum Dunkle Materie - welche auch in unserer (astronomisch gesehen) unmittelbaren Nachbarschaft vorkommen müßte - so komplett unbeobachtbar ist und nicht mit anderer Materie interagiert (obwohl sie diese Mengen-mäßig bei weitem in den Schatten stellen sollte), entzieht sich für mich jeder rationalen Erklärung.

Um die (höher als erwartete) Graviationsgeschwindigkeit von z.B. Sternen im äußeren Bereich der Galaxien zu erklären, gibt es für mich 2 aussichtsreichere Möglichkeiten / Kandidaten:

1. Ein geändertes Verständnis von Teilaspekten der Gravitation, wie es z.B. in der Die Skalar-Tensor-Vektor-Gravitationstheorie (STVG) darzustellen versucht wird.

2. Schwarze Löcher - die Erforschung sowie das Aufspüren von Schwarzen Löchern steht erst ganz am Anfang; ein einziges Schwarzes Loch kann bis zu 50 Milliarden Sonnenmassen (und mehr) schwer sein und alleine in der Milchstraße wird schon von hunderten Schwarzen Löchern ausgegangen. Auch wenn die meisten Schwarzen Löchern wohl verhältnismäßig 'klein' sein dürften, erwarte ich diesbezüglich noch einiges an Überaschungen.

Ganz prinzipiell bin ich kein großer Fan von Postulaten welche sich über eine längere Zeit nicht beweisen bzw. nachweisen lassen; wenn immer mehr davon trotzdem als Allgemeinwissen gehandelt werden, verlieren wir schön langsam (Wissens-mäßig) festen Boden unter den Füßen.
 

Optikus

Mitglied
Hallo,

ich möchte nur anmerken, dass das Thema Dunkle Materie bzw. auch Dunkle Energie in Deinem Sinne extrem Old Scholl entstanden sind, aus der Diskrepanz an beobachteten gravitativen Effekten (Messung), deren Analyse und dem Vergleich zur beobachtbaren Materie im Weltall. Insofern ist die Diskussion alles andere als Theorie-getrieben sondern fußt auf unabweisbaren Beobachtungen und Messungen terrestrischer Teleskope und Satteliten, die nicht nur einmal sondern seit vielen Jahren wiederholbar in immer anderen Bereichen des Universums vorgenommen und als konsistent im Sinne der offenen Fragestellung befunden wurden.

Die daraus gezogenen Schlussfolgerungen, nämlich das da "etwas" sein muss das zum einen Masse hat, also gravitativ wechselwirkt, aber nicht sichtbar ("dunkel") ist, würde ich sogar noch als Trivialschluß werten. Spannend wird es, wenn dann auf der teilchenphysikalischen Ebene versucht wird, die beobachteten oder auch nicht beobachteten Effekte zusammenzuführen, die die Natur der offenbar bis dato nicht entdeckbaren dunklen Materie (Materie ist immer auch Energie - e * mc²) in einen wie auch immer gearteten Einklang mit dem Standardmodell bringt. Nicht umsonst werkeln Heerscharen an Theoretikern, Modellieren und Experimentatoren an den größten Versuchsanlagen dieses Planeten daran, das aufzulösen.

Welcher der verschiedenen postulierten Theorien man anhängt ist für mich momentan noch eine Überzeugungsfrage, ich habe den persönlichen Hintergrund nicht um die mathematischen Feinheiten da im Detail zu durchdringen, es scheint mir aber doch dass da sehr ernsthaft gearbeitet wird, für mich hat das ganze nichts obskures, ich finde es im Gegenteil eher spannend dass weitere Kapitel des Verstehens unserer Welt in dieser Zeit aufgeschlagen werden und man durch die einschlägigen Informationsmedien quasi mittendrin statt nur dabei sein kann.

CS
Jörg
 

kirk11

Mitglied
...Diskrepanz an beobachteten gravitativen Effekten (Messung)...

Das ist ja unbestritten, nur die Frage ist was für Schlüsse man daraus zieht.

Die eine (Auf-)Lösung ist, dass Materie fehlt (warum das dann ausschließlich Dunkle Materie sein muß und nicht zumindest zum Teil auch bekannte Materie - wie z.B. Schwarze Löcher - erschließt sich mir allerdings nicht ganz).

Die andere (Auf-)Lösung ist dass man an der zugrunde liegenden Theorie noch feilen muß, in dem Fall an der Gravitationstheorie, auch in diese Richtung gibt es ja schon Ansätze.

Aber wenn man eine der beiden Möglichkeiten einfach als korrekt hernimmt ohne in den nachfolgenden Jahrzehnten Beweise dafür zu finden, dann wird es für mich wieder spekulativ.

Materie ist nun mal nicht nur ein Bestandteil einer Formel, sondern in aller Regel auch beobachtbar, vor allem wäre das zu erwarten da diese (Dunkle Materie) von der Masse her ca. um den Faktor 5 größer ist (oder sein soll) als alle uns bekannte (klassische) Materie.
 

Optikus

Mitglied
Moin,

ich kenne seriös niemenden der behauptet, die absolute Wahrheit gefunden zu haben.

Jeder vertritt vehement seine Sicht und untermauert sie auch so gut als geht, aber letztlich ist die Theorie zur Gravitation noch bei weitem nicht so weit um eine finale Entscheidung treffen zu können wohin die Richtung geht.

Wenn man gelegentlich in den einschlägigen Veröffentlichungsservern stöbert findet man zur Kosmologie und den genannten Themen Unmengen an Papieren und Veröffentlichungen. Ich denke je mehr die Forschung über die Gravitation vorankommt, die Teilchenforscher ebenso, um so mehr wird sich die das Wesen der Gravitation auf der einen Seite und der Materie auf der anderen zugänglich machen. Dass sich jede Materie beobachtbar manifestiert kann man nicht als gegeben hinnehmen. Ich fürchte wir sind da zu sehr unserer sensorisch getriebenen Vorstellung verhaftet.

Es gibt ja eine Menge Fragen die offen sind. Was sich immer mehr beweist sind Einsteins Grundlagen. Die kann man abklopfen und testen, das ist wasserdicht. Aber das Thema der Singularität namens "Schwarzes Loch" weist darauf hin, das die Relativitätstheorie ihre Grenzen hat. Auf der anderen Seite haben wir die Quantentheorie, die sich aber schwer tut mit größeren Dingen klar zu kommen. Es fehlen die Bindeglieder, die den Sprung vom Kleinen, wo die Quantentheorie dominiert zum Großen schaffen, wo die Relativitätstheorie das Muster vorgibt.

In dem Grenzbereich betreiben die Physiker "Treibnetzfischerei" und suchen nach den fehlenden Bindegliedern. Man sieht Ideen kommen und gehen, ich sehe da keine "Verhärtung" in eine bestimmte Richtung. Wenn man sich jetzt anschaut, was in den letzten Jahren alles aufgetrieben wurde, von Higgs-Boson über Gravitationswellen bis hin zu allen möglichen exotischen Objekten besteht meines Erachtens eine gute Chance noch zu erleben, wie sich das Rätsel löst. Das umfasst natürlich auch einen immer tiefern Blick ins All, um immer schwächere Erscheinungen zu finden. Man bedenke was alleine in den letzten Jahren über den Rand unserer Sonnensystems gelernt wurde, die aufkommende neue Generation von Teleskopen wird da Maßstäbe setzen. Warten wir ab, welche neuen Erkenntnisse sich da bieten.

CS
Jörg
 
Zuletzt bearbeitet:

M_Hamilton

Mitglied
Hallo,

Die eine (Auf-)Lösung ist, dass Materie fehlt (warum das dann ausschließlich Dunkle Materie sein muß und nicht zumindest zum Teil auch bekannte Materie - wie z.B. Schwarze Löcher - erschließt sich mir allerdings nicht ganz).
Das kann schon sein und wird auch in der Forschung diskutiert, z.B. hier


Den (frei zugänglichen) Preprint zu der Nature Astronomy Veröffentlichung, auf den sich dieser Artikel bezieht, findet man hier:


Es gibt ein Diagramm in der Mitte des Sky&Telescope Artikels, in dem der mögliche Anteil, den (primordiale) Schwarze Löcher an der Dunklen Materie haben können, gegen ihre Masse aufgetragen ist. Man sieht, dass ganz oben (bei Dunkle Materie = 100% Schwarze Löcher) schon einige mögliche Massenbereiche schraffiert sind, d.h. durch Beobachtungen ausgeschlossen. In der Gegend kleiner gleich 10% gibt es aber noch viele offene Bereiche. (Man könnte sich anschauen, mit welchen Methoden und Beobachtungen die Massenbereiche ausgeschlossen wurden, Details findet man vermutlich in dem arxiv-Preprint und den Referenzen.)

...„Eine Vielzahl astrophysikalischer Beobachtungen zeigt, dass Dunkle Materie etwa 80 Prozent der Materie im Kosmos ausmacht“, erläutern Christopher Dessert von der University of Michigan und seine Kollegen. Doch woraus diese Dunkle Materie bestehe, sei bislang ein Rätsel...

Nicht einmal im Punkt wieviel Masse des Universum die Dunkle Materie ausmacht, besteht offensichtlich Einigkeit. Die gängigen Schätzungen gehen ja von 20 - 23 % aus...
Das ist vermutlich so gemeint: Aktuelle Schätzungen der gesamten Energiedichte, z.B. die Zahlen von hier


sind:

68% Dunkle Energie
27% Dunkle Materie
5% gewöhnliche Materie

D.h. die materieförmigen Anteile sind 32% und die 27% der Dunklen Materie davon sind 27/32 = 84%.

Auch warum Dunkle Materie - welche auch in unserer (astronomisch gesehen) unmittelbaren Nachbarschaft vorkommen müßte - so komplett unbeobachtbar ist und nicht mit anderer Materie interagiert (obwohl sie diese Mengen-mäßig bei weitem in den Schatten stellen sollte), entzieht sich für mich jeder rationalen Erklärung.
Dunkle Materie wechselwirkt mit der normalen Materie auf jeden Fall durch Gravitation (sonst wäre sie keine Erklärung für die Rotationskurven von Galaxien). Dunkle Materie heißt so, weil sie nicht mit Licht und Elektromagnetismus wechselwirkt, d.h. elektrisch ungeladen ist. Sie könnte aber mit der schwachen Kraft wechselwirken (z.B. WIMPs) oder anderen, bisher unbekannten elementaren Wechselwirkungen.

Viele Grüße
Mark
 

kirk11

Mitglied
Das Thema woraus / wie sich unser Universum zusammensetzt ist von zentraler Bedeutung und hohem Interesse, zumindest nach meiner Einschätzung.

Nach dem gängisten Modell sind uns rund 95 % (= Dunkle Materie + Dunkle Energie) mehr oder weniger ein Mysterium. Das ist halt schon sehr viel, die bekannte klassische Materie + Elementarteilchen wie Neutrinos verkommen da geradezu zu einer Marginalität.

Deswegen stellt sich schon automatisch die Frage, warum sich die ~ 5 % so gut beobachten und untersuchen lassen sowie deren Zusammensetzung und Eigenschaften in der Regel weitgehend bekannt sind und bei den restlichen 95 % erst ein so dürftiger Kenntnisstand vorliegt.

Nach meiner Einschätzung lassen sich da folgende 2 Vermutungen ableiten:

a. Die Zusammensetzung stimmt so (bei weitem) nicht
b. Die Zusammensetzung stimmt, aber die Materie / Energie ist extrem exotisch und mit nichts vergleichbar was wir bisher an Materie / Energie kennen.

Inzwischen (fast 90 Jahre nachdem zum ersten Mal Dunkle Materie ins Spiel gebracht wurde) haben sich Astronomie und Astro-Physik ganz wesentlich weiterentwickelt und nicht zuletzt die Möglichkeit von Beobachtungen und Messungen.
Die Kosmische Hintergrundstrahlung, Gravitationswellen etc. lassen sich heutzutage schon nachweisen. Warum tut sich da nichts (oder so wenig) bei diesen ominösen 95 %, wenn diese von den Eigenschaften und der Zusammensetzung her auch nur annähernd Ähnlichkeiten mit uns bekannter Materie / Energie haben ?
 

Optikus

Mitglied
Moin,

das Problem ist m.E. dass es eine Menge Ideen gibt aus welcher Art Elementarteilchen die Dunkle Materie bestehen könnte, man aber praktisch nichts davon bis dato finden konnte. Da man nicht definitiv weiß wonach man sucht, wie es z.B. beim Higgs-Boson der Fall war, ist es auch schwierig passende Experimente dafür zu bauen und es dauert u.U. Jahrzehnte bis das dann auch klappt. Denk mal an den Nachweis von Gravitationswellen, das ist Jahrzehnte lang an der Nachweistechnik gescheitert. Und z.B. am Cern dauert es auch ewig bis die immensen Kosten für neue Detektoren aufgebracht und das ganze dann gebaut ist. Die Zeitschiene ist beim fehlenden Nachweis der Dunklen Materie mein kleinstes Problem.

CS
Jörg
 

kirk11

Mitglied
Die Zusammensetzung der Dunklen Materie ist auch noch ein ungelöstes Rätsel, aber das ist hier nicht der Punkt, welcher für mich wirklich verwunderlich ist.

Es geht um die materielle Größenordung welche alles was wir jemals beobachtet, untersucht und gemessen haben, bei weitem in den Schatten stellt.

Warum entwickelt sich aus dieser gewaltigen Menge an Materie nicht irgend etwas was wir direkt messen oder beobachten können, uns sei es 'nur' - wie bei Schwarzen Löchern - durch die Beeinflußung seiner Umgebung ? Noch dazu befinden wir uns mit unserem Sonnensystem im äußeren Bereich der Milchstraße, also genau dort, wo die Dunkle Materie am ehesten vermutet wird...

Dieser Punkt betrifft also nicht (die richtigen) Elementarteilchen sondern riesige bzw. gewaltige Materie-Strukturen welche immerhin den benötigten gravitativen Effekt erzeugen sollen.
 

Optikus

Mitglied
Hallo Kirk,

das musst Du, sofern in Betracht gezogen, den Schöpfer fragen. Ein "warum" gibt es in dem Sinne nicht, nur ein "est". Die Frage ist eher, warum wir die dunkle Materie bis dato nicht beobachten können.

Daher ziehe ich gerne den Vergleich zu den Gravitationswellen. Seit Einstein bestand das Postulat, dass es sie geben könnte/sollte. Nur fehlte uns jedwede Technologie um sie beobachten zu können. Erst nach den verschiedenen Upgrades von Ligo und Co. zu immer höherer Messgenauigkeit war es möglich, die Signale zu identifizieren, ein Data Mining in älteren Daten hat inzwischen ja mehr Funde auch aus früherer Zeit ergeben, da man nun weiß wonach man sucht und die Daten entsprechend auswerten kann.

Ich denke das wird uns mit der "dunklen" Materie auch gelingen, wenn wir erst einmal die entsprechende Technologie haben uns ihr substanziell zu nähern. Sowohl was die Beobachtungsverfahren angeht als auch die Kenntnis ihrer Zusammensetzung und Struktur. Letztlich ist ja auch eine Frage ob das ein riesiger Block "einer" Materieform ist oder ob wir anders betrachtet erkennen müssen dass unser Standardmodell von Materie "NUR" die paar Prozent aktuell beobachtbarer Materie umfasst und da draußen noch ein gigantischer Zoo von anderen Materieformen wartet, den wir mangels Kenntnis einfach mal in die Schublade "Dunkle Materie" gepfropft haben. Das wäre im bildlichen Vergleich wie der Zoologe der von allen Lebensformen der Welt nur den Regenwurm kennt. Alles andere wäre in dem Bild "Dunkle Biologie".

CS
Jörg
 

kirk11

Mitglied
Die Eigenschaften und Merkmale von Materie sind ja recht gut bekannt und nicht zuletzt auch in Formeln gefasst. Alles was wir als Materie bezeichnen (ansonsten ist die Bezeichnung wohl falsch gewählt) wird sich auch innerhalb dieser Grenzen bewegen müssen. Detto was die Gravitation / Schwerkraft betrifft. Ansonsten können wir irgendwann wieder bei 0 beginnen, um unser Universum (besser) verstehen zu können...

Es ist ein für mich derzeit nicht auflösbarer Widerspruch, dass z.B. Dunkle Materie für eine gewaltige Gravitationswirkung verantwortlich sein soll, mir aber nicht bekannt ist, dass diese Gravitation z.B. mess- / beobachtbar irgendeinen konkreten Stern beeinflußt oder dass sich ein Stern auf einer Umlaufbahn um ein Objekt dunkler Materie befindet. Für mich ein Widerspruch in sich selbst.

Ich behaupte nicht dass ich irgendetwas weiß, ich versuche nur einfaches logisches Denken anzuwenden.

Um bei Deinem Beispiel mit den Regenwürmern zu bleiben ein sinnbildlicher Vergleich:
um einen Effekt zu erklären, werden Regenwürmer mit 8 Beinen benötigt / postuliert.
Niemand hat je einen solchen Regenwurm beobachten können oder weiß wie die 8 Beine wachsen sollen, aber man soll die Hoffnung nie aufgeben, irgendwann wird der schon auftauchen und man wird auch verstehen wie es zu den 8 Beinen gekommen ist... ;)

Es mag durchaus sein, dass ich irgendwann erkennen werde, dass meine Skepsis in Bezug auf die Dunkle Materie unberechtigt war, aber derzeit bin ich eher von den Logik-Löchern rund um die Dunkle Materie fasziniert...
 

Moderator Hans

Mitarbeiter
Moderator
...

Es ist ein für mich derzeit nicht auflösbarer Widerspruch, dass z.B. Dunkle Materie für eine gewaltige Gravitationswirkung verantwortlich sein soll, mir aber nicht bekannt ist, dass diese Gravitation z.B. mess- / beobachtbar irgendeinen konkreten Stern beeinflußt oder dass sich ein Stern auf einer Umlaufbahn um ein Objekt dunkler Materie befindet. Für mich ein Widerspruch in sich selbst.

...
Hallo kirk11,

ich denke, hier liegt ein Denkfehler vor. Nach allem, was wir momentan wissen, bildet Dunkle Materie keine Objekt. Vielmehr konzentriert sie sich in verschiedenen Bereichen des Universums, gerne im Zentrum von Galaxienhaufen und auch in Galaxien. Du kannst sie dir ähnlich wie eine Gaswolke vorstellen, die zu ihrem Zentrum immer dichter wird.

Somit kann kein Stern um ein Objekt Dunkler Materie laufen, aber die Sterne in Galaxien spüren die Schwerkraftwirkung der dort konzentrierten Dunklen Materie und laufen mit höherer Geschwindigkeit in ihren Bahnen um das Galaxienzentrum als sie nach der Schwerkraftwirkung der klassischen Materie tun sollten.

Somit gibt es diesen Widerspruch nicht.

Ich hoffe, ich konnte etwas zur Klärung beitragen.
Hans
 

kirk11

Mitglied
Dass ein Stern z.B. eine Umlaufbahn um ein Schwarzes Loch hat, ist natürlich eine relativ extreme Form der Beeinflußung (noch extremer wenn dieser Stern dem Schwarzen Loch zu nahe kommen würde...)

Aber wenn z.B. ein Stern in die Nähe der höchsten Kompaktheit einer Wolke Dunkler Materie kommen würde - dass es da zu keinerlei Reaktion wie einer Bahnablenkung, eines Leuchtens, einer Explosion, irgendeiner Strahlung,...kommt (zumindest ist mir nichts in diese Richtung bekannt), ist für mich trotzdem noch einigermaßen mysteriös.

Dass Schwarze Löcher einen (zumindest kleinen) Teil der Dunklen Materie ausmachen könnten, wird ja durchaus auch diskutiert.

Dass Dunkle Materie nicht in Form klassischer Himmelsobjekte auftreten müssen, ist natürlich korrekt. Auch Schwarze Löcher sind ja zwar bewiesen, aber in vielerlei Hinsicht atypisch...
 

Optikus

Mitglied
Moin,

da liegt der nächste Denkfehler.

Schwarze Löcher sind der überwiegenden Meinungsmehrheit folgend ein Extremform einer Materiezusammenballung klassischer Materie, sie sind z.B. das Ergebniss des gravitativen Kollapses schwerer Sterne oder sonstiger Materie. Ihre Existenz wird durch die klassische Theorie vorhergesagt, sie sind insofern auch systemkonform.

Sie sind ja auch nicht unbeobachtbar "dunkel", zumidestens den Ereignishorizont kann man wie bewiesen beobachten. Sie stellen eine Singularität in der Raumzeit dar. Nicht umsonsten interessieren sich Quantentheorie und ART für diese Dinger, da solche Singularitäten gerne auf Brüche in der sie beschreibenden Theorie hinweisen.

Das hat aber in der Mehrzahl aller Publikationen nichts mit der eher amorphen dunklen Materie zu tun. Dunkle Materie erscheint fast wie ein "Belag" des Raums, wenngleich mit örtlich unterschiedlicher Verteilung.

Um das wieder auf den Regenwurm zu beziehen, der wäre im Bild ja ein Platzhalter für die klassische Materie. Der "Rest" wäre ein amorphes Etwas von dem wir z.B. nur wissen, dass es Kohlendioxid und Methan produziert und Reste von Biomasse, Aminosäuren usw, alles was wir als Charakteristika von "Leben" ansehen.

Wir wüßten aber weder dass es Tiere und Pflanzen gibt noch wie diese untereinander und mit der Umgebung wechselwirken, quasi als würden wir auf einen Exoplaneten blicken und Signaturen von Aminosäuren und sonstiger lebensaffiner Stoffe im Spektrum finden und daraus auf Leben schließen, den Regenwurm würden wir als Fossil kennen auf einem Probenstück, das wir mit einer Sonde gewonnen hätten.

Die Aufgabe besteht darin, aus den rudimentären Daten auf den ganzen Rest zu schließen incl. Vanillepudding mit Schokoflecken, Elefanten und Mikrocomputern.

CS
Jörg
 

Moderator Hans

Mitarbeiter
Moderator
Aber wenn z.B. ein Stern in die Nähe der höchsten Kompaktheit einer Wolke Dunkler Materie kommen würde - dass es da zu keinerlei Reaktion wie einer Bahnablenkung, eines Leuchtens, einer Explosion, irgendeiner Strahlung,...kommt (zumindest ist mir nichts in diese Richtung bekannt), ist für mich trotzdem noch einigermaßen mysteriös.

..
Hier machst du den nächsten Denkfehler. Im Zentrum einer Wolke aus Dunkler Materie spürt der Stern deren Anziehunskraft nicht, weil er ja von Dunkler Materie umgeben ist. Ihre Anziehungskräfte auf den Stern kommen dann aus allen Richtungen und heben sich gegenseitig auf.

Selbst im Zentrum der Erde oder auch eines Sterns herrscht Schwerelosigkeit, d.h. keine spürbare Schwerkraft, weil Kräfte immer aus zwei Anteilen bestehen, dem Kraftwert und der Richtung, in die die Kraft wirkt. Wenn eine Kraft, sagen wir nach rechts und eine zweite genauso stark nach links wirkt, ist ihre Summe 0, sowohl in der Stärke als auch in der Richtung.

Gruß
Hans
 

Optikus

Mitglied
Moin,

und um nochmal auf die Schwarzen Löcher zurück zu kommen, die sind alles andere als atypisch! Die sind elementare Bestandteile der Allgemeinen Relativitätstheorie bzw. ihre Existenz ergibt sich aus dem Modell der Raumzeit. Letztlich haben viele Forscher dazu beigetragen dass sie etablierter Bestandteil dieser Weltsicht wurden ausgehend von der Überlegung, welche Materiedichten es unter welchen Gegebenheiten geben kann, so dass erkannt wurde dass es ab einer gewissen Dichte keinerlei Mechanismus mehr gibt der den Zusammensturz zu einem Punkt vermeiden kann. Das ist durchaus klassisch. Dass sich darauf so exotische Folgen ergeben ist eine andere Sache, aber Schwarze Löcher sind elementar für das Verständnis vom Universum wie wir es aktuell haben.

CS
Jörg
 

kirk11

Mitglied
@ Jörg

...Schwarze Löcher sind der überwiegenden Meinungsmehrheit folgend ein Extremform einer Materiezusammenballung klassischer Materie, sie sind z.B. das Ergebniss des gravitativen Kollapses schwerer Sterne oder sonstiger Materie. Ihre Existenz wird durch die klassische Theorie vorhergesagt, sie sind insofern auch systemkonform...

Natürlich werden Schwarze Löcher zur klassischen Materie gerechnet, ist ihre Entstehung (zumindest weitgehend / in den meisten Fällen) bekannt, etc. Da dürftest Du mich irgendwie mißverstanden haben.

Wenn Du die letzten Threads in Astrologie Allgemein nachliest, wirst Du sehen das in den letzten paar Wochen kaum einer hier mehr zum Thema Schwarze Löcher gepostet hat als ich und da kam das alles - gesamt gesehen - recht ausführlich zur Sprache.

Mit atypisch meinte ich - Du formulierst es mit exotische Folgen - dass Schwarze Löcher u.a. von Ihrer 'Größe' her und ihren (bekannten) Eigenschaften mit nichts anderem der uns bekannten klassischen Materie in Form von kompakten Himmelskörper vergleichbar sind (MECOs ausgenommen, sollte es diese tatsächlich geben). Und auch ein mögliches Bindeglied (im Sinne gewisser Ähnlichkeiten) zur Dunklen Materie bzw. vielleicht sogar ein Bestandteil derselbigen.
 

kirk11

Mitglied
@ Hans

...Im Zentrum einer Wolke aus Dunkler Materie spürt der Stern deren Anziehunskraft nicht, weil er ja von Dunkler Materie umgeben ist. Ihre Anziehungskräfte auf den Stern kommen dann aus allen Richtungen und heben sich gegenseitig auf. ...

Dieses Zitat für sich genommen läßt mich irgendwie daran denken, dass jemand feststellt, dass ein Hurrikan harmlos ist / keine Wirkung hat, weil es in dessen Auge windstill ist und sich dort die (Druck-)Kräfte gegenseitig aufheben.

Es wird ja postuliert dass die Gravitationskraft der Dunklen Materie selbst auf (relativ) große Entfernung Einfluß nimmt z.b. auf Sterne, verkürzt bzw. vereinfacht ausgedrückt. Wenn sich nun ein Stern durch seine Bahn dem Zentrum dieser Kraftquelle (z.B. einer dichten Wolke aus Dunkler Energie) annähert, dann müßte doch eine Zunahme dieser Wirkung festzustellen sein. Wenn ein Stern komplett unbeeinflußt und unbeschadet selbst durch das Zentrum so einer Wolke durchfliegen könnte, dann kann ich mir irgendwie nicht vorstellen dass (mangels Kompaktheit) von so einer Wolke eine allzu großartige gravitative Wirkung ausgeht.

Irgendwie kommt es mir so vor, dass man die gewünschte / benötigte Wirkung der Dunklen Materie gerne mitnimmt, und all das was Dunkle Materie nicht bewirkt bzw. was sich nicht beobachtet läßt elegant wegdefiniert bzw. die entsprechende Form und Eigenschaften definiert welche das theoretisch erklären könnte.
Nur ob das mit der Realität übereinstimmt ist eine andere Sache und ohne konkreten & direkten Nachweis oder Beweis des Vorhandenseins der Dunklen Materie in der postulierten Größenordnung hat diese nicht den gleichen Status (im Sinne von abgesichertem Wissen) wie klassische Materie und vieles andere in der Astronomie / Astrophysik.
 

P_E_T_E_R

Mitglied
Es wird ja postuliert dass die Gravitationskraft der Dunklen Materie selbst auf (relativ) große Entfernung Einfluß nimmt z.b. auf Sterne, verkürzt bzw. vereinfacht ausgedrückt. Wenn sich nun ein Stern durch seine Bahn dem Zentrum dieser Kraftquelle (z.B. einer dichten Wolke aus Dunkler Energie) annähert, dann müßte doch eine Zunahme dieser Wirkung festzustellen sein. Wenn ein Stern komplett unbeeinflußt und unbeschadet selbst durch das Zentrum so einer Wolke durchfliegen könnte, dann kann ich mir irgendwie nicht vorstellen dass (mangels Kompaktheit) von so einer Wolke eine allzu großartige gravitative Wirkung ausgeht.
So mysteriös, wie es dir vorkommen mag, ist das aber gar nicht. Auf den Stern wirken halt viele Einzelkräfte aus dieser gravitativen Wolke, die sich aufsummieren und teilweise kompensieren. Dabei gibt es wohlbekannte Spezialfälle: Wenn sich der Testkörper weit außerhalb der Massenverteilung befindet, dann wirkt diese so, als wenn sich die gesamte Masse der Wolke zu einem Punkt in ihrer Mitte kondensiert hätte. Wenn sich die Testmasse in der Mitte der Wolke befindet, dann kompensieren sich alle gravitativen Effekte zu null. Deshalb bleibt sie dort aber nicht stehen, sondern durchfliegt den Haufen mit ihrer akkumulierten Geschwindigkeit, ähnlich wie eine Murmel in einer Schale hin und her rollt. Die mathematische Beschreibung unterliegt wohlbekannten Regeln und da ist überhaupt nichts mysteriöses dran.

Das Szenario ähnelt der Bewegung von einzelnen Sternen in einem Kugelsternhaufen. Diese stürzen von außen kommend auf das Massezentrum zu und durchfliegen den Haufen auf langgestreckten Keplerellipsen, in der Regel ohne Kollisionen mit anderen Sternen. Sehr selten, typischerweise erst nach sehr vielen Passagen, kommt es dann zu einer engen Begegnung mit einem anderen Stern, welche zu einer erheblichen Bahnveränderung führt. Die dabei ablaufenden dynamischen Vorgänge kann man simulieren.

Hier sind ein paar hübsche Animationen von Bob Jenkins für einen fiktiven Haufen aus 400 Sternen:

Babyball

Pollock

Viel Spaß damit!

Peter
 
Zuletzt bearbeitet:

Optikus

Mitglied
Hallo,

da ich Astrologie unter Mumpitz und nicht unter Wissenschaft führe kenne ich die von Dir angegebene Quelle nicht, was die Wirkung der Dunklen Materie auf andere Objekte angeht, es handelt sich um einen völlig konventionellen gravitativen Einfluss, von der Wirkung her ist Dunkle Materie nicht von normaler Materie unterscheidbar. Das einzige was sie auszeichnet ist, dass man bei einer erkannten gravitativen Wirkung, bei der man die erforderliche Masse nach den allgemein gültigen Regeln berechnen kann, nicht sieht. Nicht mehr, nicht weniger.

Der Rest ist Mythologie, mit der ich mich nicht befasse.

CS
Jörg

-> Astrologie – Wikipedia
-> Astronomie – Wikipedia
 

kirk11

Mitglied
@ Peter

...Wenn sich der Testkörper weit außerhalb der Massenverteilung befindet, dann wirkt diese so, als wenn sich die gesamte Masse der Wolke zu einem Punkt in ihrer Mitte kondensiert hätte. Wenn sich die Testmasse in der Mitte der Wolke befindet, dann kompensieren sich alle gravitativen Effekte zu null...

Um beim Vergleich mit einem Hurrikan zu bleiben: weit außerhalb und im Auge des Hurrikans (zumindest für kurze Zeit) ist es auch ungefährlich...

Die mathematische Beschreibung unterliegt wohlbekannten Regeln und da ist überhaupt nichts mysteriöses dran.

Die mathematische Beschreibung von etwas, wo einer der beiden Faktoren (die dunkle Materie) nicht exakt bekannt ist (sondern es nur Mutmaßungen darüber gibt) stelle ich mir etwas schwierig vor.

So abwegig sind meine Überlegungen wohl schon aus folgendem Grund nicht:

nicht ich sondern das Mitglied M_Hamilton hat in diesem Thread konkrete Informationen bereit gestellt dass Schwarze Löcher als Bestandteil der Dunklen Materie ernsthaft diskutiert wird.

Wenn sich nun z.B. ein Stern diesem (wenn auch nur geringen) Bestandteil der Dunklen Materie (zu sehr) nähern würde, dann sind ja die Folgen dieser Annäherung bekannt.

Wenn man sich den Wikipedia-Artikel zur Dunklen Materie durchliest, dann sieht man dass es viele Fragezeichen und auch Alternativen dazu gibt, Fakten hingegen sind leider (nach wie vor) relativ spärlich gesät.
 

kirk11

Mitglied
@ Jörg

Also mit Astrologie haben meine vorhergehenden Überlegungen nun wirklich nichts zu tun.

Materie reagiert in der Regel mit Materie (zumindest ab einer bestimmten Annäherung bzw. bei direktem Kontakt), das steht wohl außer Frage.

Das trifft auch dann zu wenn einer der beiden Materie-Faktoren nicht so kompakt wie ein klassischer Himmelskörper ist.

Also z. B. in Form einer Wolke bzw. gasförmig vorliegt. Meteoriten verglühen (bis zu einer gewissen Größe) in der Atmosphäre; zumindest wenn sich kleinere Objekte direkt durch eine dichte Gaswolke bewegen dann wird auch das nicht ohne jede Reaktion stattfinden.

Und selbst Gaswolken wird in Summe so gut wie keine gravitative Wirkung zugerechnet, ganz im Gegensatz zu Wolken aus Dunkler Materie.

Aber es geht ja nicht nur um die gravitative Wirkung, welche bei direktem Kontakt von klassischer Materie mit Dunkler Materie zu Reaktionen führen könnte.
 

Optikus

Mitglied
Hallo Kirk,

das ist das Wesen der Forschung, dass sie bestehende Fragen beantworten will. Vorhersagen wie sich dunkle und normale Materie bei direktem Kontakt verhalten sind rein spekulativ, darüber gibt es wenig zu mutmaßen da man keinerlei konkrete Fakten dazu heranziehen kann, es gibt verschiedene Vermutungen, mehr nicht.

Da Astronomie eine empirische Wissenschaft ist die beobachtungsgetrieben und nicht vermutungsgetrieben ist wird man solche Fragen erst ernsthaft angehen können, wenn es nähere Kenntnis zum Wesen und zur Zusammensetzung der Dunklen Materie kennt, alles andere ist wie gesagt rein spekulativ. Spekulieren kann man, vor allem wenn es nicht durch eingrenzende Fakten limitiert ist beliebig, in wie fern das was bringt muss jeder für sich entscheiden.

Das Gaswolken keine gravitative Wirkung zugeschrieben wird ist im Übrigen Unsinn, sie haben Masse, damit haben sie Gravitation. Das ist unumstößlich.

Nochmal - zum in die Birne hämmern - Schwarze Löcher sind per Definition nicht Bestandteil der Dunklen Materie! Sie sind im Bestehenden Modell ein Extrem (Singularität) der normalen Materie und Raumzeit, wie von Einstein & Co. vorhergesagt. Zu ihrer Beschreibung wird nichts benötigt was nicht im normalen Materierahmen vorhanden ist. Ob es innerhalb des Ereignishorizonts irgendwelche Assoziationen zu dunkler Materie gibt, oder ob es "Dunkle Schwarze Löcher" gibt, all das ist reine Spekulation, da darüber nichts gesichertes bekannt ist.

CS
Jörg
 

P_E_T_E_R

Mitglied
Und selbst Gaswolken wird in Summe so gut wie keine gravitative Wirkung zugerechnet ...
Wenn das so wäre, wie erklärst du dir dann die Entstehung von Sternen aus einer protostellaren Gaswolke? Die interstellare gewöhnliche Materie in unserer Galaxie hat immerhin eine Dichte von ca. 10^6 Protonen pro m³. Das akkumuliert sich auf 2 x 10^10 Sonnenmassen über das galaktische Volumen.
 

Optikus

Mitglied
Hallo Kirk,

bleib bei Deinen Grundannahmen mal bei dem, was man als abgesichert ansehen kann und was der allgemeinen Logik folgt, Peter zeigt das gerade deutlich auf, die Größenordnung spricht für sich.

Eine wüste Zusammenballung irgendwelcher alternativer Ideen bringt letztlich nichts wenn die realen und abgesicherten Gegebenheiten vernachlässigt werden. Wir sind hier nicht im Club der Verschwörungstheoretiker die mit der maximalen Summe potenzieller oder vermuteter Alternativrealitäten versuchen neue Dinge zu erkennen oder zu behaupten. Wissenschaftsarbeit ist kleinteilig, braucht einen langen Atem und ihre Zeit.

Wir sind aktuell in einem goldenen Zeitalter der Astronomie, da niemals zuvor so viele neue Technologien und Methoden uns den Zugang zum Kosmos erweitert haben. Vieles von dem, das Generationen von Astronomen und Kosmologen als unlösbare Fragestellungen vor sich her geschoben haben werden zugänglich, Beispiel sind z.B. Gravitationswellen. Nur aus der langen Zeitdauer der offenen Frage "Dunkler Materie" auf einen grundsätzlichen Fehler der Betrachtungsweise zu schließen ist sinnfrei. Ich bin überzeugt dass wir die Lösung dieser Frage noch erleben werden. Lassen wir der Sache die Zeit die sie braucht, erarbeiten wir uns nach und nach die Grundlagen, dann werden wir auch die Lösung finden.

CS
Jörg
 
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