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Gedanken zur Dunklen Materie

P_E_T_E_R

Mitglied
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 man bedenkt, dass die von Mark angesprochenen primordialen SL theoretisch äußerst spekulativ und experimentell auch schon weitgehend ausgeschlossen sind, bleibt dafür eigentlich kaum noch Spielraum. Primordiale SL, Wimps, Machos, Axionen, sterile Neutrinos - vieles davon ist schon experimentell ausgeschlossen oder auch aus theoretischen Gründen nicht mehr erfolgversprechend. Wir haben trotz intensiver Bemühungen noch keine plausible Erklärung für Dunkle Materie. Aber wir sind sicher, dass da etwas ist ...
 

kirk11

Mitglied
@ Jörg

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

Du solltest bitte nicht jede meiner Formulierungen auf die Goldwaage legen, manchmal neige ich zugegenermaßen zu etwas saloppen Formulierungen..
Das Gaswolken keine gravitative Wirkung habe ich allerdings nicht geschrieben, praktisch alle bekannte Materie hat eine solche, Gravitation ist ja auch eine der 4 Grundkräfte. Bei kleinen bzw. leichten Objekten ist die Gravitationswirklung in der Regel entsprechend gering bis vernachlässigbar.
Gaswolken kam man zwar (grob geschätzt) etwa 0,1 - 0,2 der Gesamtmaterie zurechnen, aber die gravitative Wirkung ist durch deren Konsistenz bzw. fehlende Kompaktheit entsprechend verwässert.

Nochmal - zum in die Birne hämmern - Schwarze Löcher sind per Definition nicht Bestandteil der Dunklen Materie!

Solche kategorischen Beurteilungen stehen uns m.E. nicht zu. Ernstzunehmende Wisschenschaftler sehen das offensichtlich anders, bzw. betrachten dies zumindest als eine untersuchgswerte Option, der Link dazu steht ja schon weiter oben: [1701.02151] Microlensing constraints on primordial black holes with the Subaru/HSC Andromeda observation
Ich persönlich hätte gar nicht gedacht, dass es schon so konkrete Überlegungen & Berechnungen in diese Richtung gab / gibt.

Da Astronomie eine empirische Wissenschaft ist die beobachtungsgetrieben und nicht vermutungsgetrieben ist ...

Vermutungen, Postulate und Theorien sind schon wichtig (siehe Einstein ;)), aber man darf halt z.B. aus Postulaten keine Fakten machen, solange keine entsprechenden Beweise gefunden wurden.

Ein großes Problem beim Identifizieren der Dunklen Materie sehe ich darin, dass konkrete Anhaltspunkte im Bereich Beobachtungen / Messungen weitestgehend fehlen, soweit ich weiß. Wenn man z.B. durch Messungen wüßte dass es eine bisher unidentifizierbare Strahlung gibt, welche möglicherweise / vermutlich der Dunklen Materie zuzurechnen ist, dann wäre das schon ein möglicher weiterführender Ansatzpunkt. Diese Strahlung könnte man dann analysieren und versuchen bestimmten Teilchen zuzuordnen. In den entsprechenden Test-Speziallabors könnten man durch Experimente versuchen eine Zuordnung / Identifizierung zu erreichen.
Aber ohne diese Abgleichmöglichkeit mit einer tatsächlich gefundenen Strahlung, Energie oder was auch immer der Dunklen Materie zuzurechnen werden könnte, wie soll man dann wissen aus welchen Teilchen diese besteht ?
Selbst wenn man (auch nur zufällig) die richtigen Teilchen finden würde, wie soll der Gegen-Abgleich durchgeführt werden, dass dies der in den Galaxien existierenden Dunklen Materie entspricht bzw. ein wesentlicher Bestandteil derselbigen ist ?
 

kirk11

Mitglied
@ Peter

Wir haben trotz intensiver Bemühungen noch keine plausible Erklärung für Dunkle Materie. Aber wir sind sicher, dass da etwas ist ...

Vielleicht führen ja solche Überlegungen ein ganz kleines Stück weiter, wie warum wirkt die Dunkle Materie - aus der Ferne - gravitativ z.B. auf ganze Galaxien-Spiralarme, aber nicht bzw. nicht wesentlich - aus der Nähe - auf Sterne ?
 

P_E_T_E_R

Mitglied
Wenn man z.B. durch Messungen wüßte dass es eine bisher unidentifizierbare Strahlung gibt, welche möglicherweise / vermutlich der Dunklen Materie zuzurechnen ist, dann wäre das schon ein möglicher weiterführender Ansatzpunkt. Diese Strahlung könnte man dann analysieren und versuchen bestimmten Teilchen zuzuordnen.
Eine ganze Armada von verschiedenen Experimenten sucht ja insbesondere nach Gamma-Strahlung, aber auch Proton/Antiproton-Paarerzeugung, die bei der Annihilation von DM-Teilchen entstehen und deren Existenz verraten könnten. Siehe dazu den Abschnitt "Indirect detection" im Wikipedia Artikel zu Dark Matter. Dazu gehören u.a. solche hochkarätigen Einrichtungen wie das Fermi Gamma-Ray Space Telecope und das Alpha Magnetic Spectrometer auf der Internationalen Raumstation, die nun schon seit mehreren Jahren die kosmische Strahlung im Erdorbit untersuchen. Das grundsätzliche Problem dabei ist, dass es im Kosmos vielerlei astrophysikalische Objekte gibt, die ebenfalls solche Signale erzeugen. Bislang hat man jedenfalls nichts gefunden, was eine zweifelsfreie Zuordnung zu Dunkler Materie zulässt.
 

kirk11

Mitglied
Was genau definiert man als Dunkle Materie ?

Es bildet sich heraus, dass man hier 2 Ansätze heranziehen könnte:

1. Die komplette zur Erklärung der betreffenden Gravitationeffekte postulierte Masse im Bereich von 20 - 23 %. Es wird nicht unterschieden ob ein Teil davon von guten alten Bekannten gestellt wird, wie Braunen Zwergen, Neutrinos, Schwarzen Löchern etc.
Das wäre dann schlagend wenn die Masse bei einem oder mehreren dieser Kandidaten erheblich größer wäre als noch derzeit vermutet und dadurch natürlich auch mehr Gravitation erzeugen würde.
Der (überwiegende) Rest auf die 20 - 23 % wäre dann die Dunkle Materie im engerem Sinne, eine komplett neue Form der Materie, welcher man allerdings leider noch nicht so richtig konkret auf der Spur ist.

2. Dunkle Materie ist eben nur die komplett neue Form der Materie - ob diese die ganzen 20 - 23 % ausmacht oder nicht wäre noch zu erforschen, ändert aber nichts an der Definition.

Bei Wikipedia wird offensichtlich eher Variante 1 favorisiert.
 

kirk11

Mitglied
MOND - eine alternative Erklärung für galaktische GravitationseffektE, 3 Links unterhalb dazu:



 

P_E_T_E_R

Mitglied
Die Modified Newtonian Dynamics (MOND) Hyporthese von Milgrom geistert ja nun schon seit mehreren Jahrzehnten herum. Dass sie die Rotationskurven von Galaxien erklären kann, liegt ja schlicht und einfach daran, dass die Newtonsche Mechanik für große Abstände per fiat so hingebogen wird, bis es passt. Wenn MOND dann wenigstens alle DM-Phänomene richtig beschreiben würde, könnte man immerhin die Hoffnung haben, dass da etwas dran ist. Aber das ist eben nicht der Fall. Beim bekannten Bullet Cluster versagt die Hypothese komplett, und das reicht bereits, um sie zu widerlegen, ganz abgesehen davon, dass solche artifiziellen Anpassungen von willkürlichen Modellparametern keiner physikalischen a priori Logik folgen und schlichtweg nur Pfusch sind.

Eric Verlinde mit seiner Entropic Gravity Theorie liegt so sehr abseits vom Mainstream, dass eine Beurteilung sehr schwierig ist. Angeblich ist seine Theorie konform mit der MOND Parametrisierung, womit sie dann der selben Kritik ausgesetzt wäre.
 

kirk11

Mitglied
Ein Zitat aus dem letzten verlinkten Artikel:

...Die drei Forscher haben 153 Galaxien unterschiedlichster Art beobachtet und dabei gemessen, wie schnell die sichtbare Materie in einem gegebenen Abstand zum Zentrum der Galaxie rotiert. Dann schätzten sie ab, wie viel sichtbare Materie sich innerhalb dieses Radius befindet.

Überraschenderweise sind diese beiden Größen für alle untersuchten Galaxien durch ein offenbar universelles Gesetz verbunden, von dem Team "radiale Beschleunigungsrelation" genannt. Im Rahmen der MOND-Theorie ist das nicht weiter überraschend, da die sichtbare Materie die einzige Ursache der Gravitation ist, die die Rotation der Galaxie antreibt – auch wenn die Gravitation einem etwas anderen Gesetz folgt als nach Newton und Einstein. Für Dunkle Materie aber lässt ein solch enger Zusammenhang zwischen der von der sichtbaren Materie gefühlten Schwerkraft und der durch sichtbare Materie erzeugten Schwerkraft nicht viel Spielraum...


Ich behaupte ja nicht dass in Richtung dieser MOND-Hypothese schon des Rätsels Lösung gefunden wurde, aber ich halte sie für durchaus weiter verfolgenswert bzw. ausbaufähig.

Auch für die Dunkle Materie gibt es Untersuchungsergebnisse welche sie (zumindest vordergründig) nicht im besten Licht dastehen lassen...
 

kirk11

Mitglied

Aufgrund Untersuchungen wie obiger ist es nicht allzu unwahrscheinlich, dass es in Bezug auf Dunkle Materie / MOND / sonstige Alternativen für fehlende Masse in Galaxien / Gravitationseffekte in den nächsten 1- 2 Jahrzehnten schon deutlich mehr Klarheit geben könnte.

Zwerggalaxien sind in Bezug auf diesbezügliche Forschungen prädestinierte Kandidaten, da diese einerseits übersichtlicher sind und andererseits auch enorme Schwankungen aufweisen in Bezug auf die postulierte Masse an Dunkler Materie.

Das geht von Zwerggalerien mit praktisch keiner Dunklen Materie bis zu solchen wo die bekannte Materie nur ein Promille ausmachen soll, die Dunkle Materie also im Faktor 1000 : 1 überwiegt. Diese gewaltigen Unterschiede plausibel erklären zu können, wird auch eine der Aufgaben zu sein, um das Konzept der Dunklen Materie auch mittel- bis langfristig mehrheitsfähig halten zu können.
 

kirk11

Mitglied
Sehr interessant dass es da schon einen Preprint gibt.

Aber obwohl meine Englisch-Kenntnisse nicht ganz dürftig sind, werde ich wohl erst in einer deutschen Fassung den Text voll verstehen können...nachdem 3 der 4 Forscher in Deutschland arbeiten ist ja doch zu hoffen, dass das Ergebnis auch in deutsch vorliegen wird, früher oder später.

Noch ein anderer Punkt:

in halte die Wortwahl 'Dunkel' in Zusammenhang 'Dunkle Materie' für eher unglücklich, aus vielerlei Gründen.
Nicht zuletzt aus dem Grund, dass 'Dunkel' u.a. eine Farbeigenschaft ist.

Mit einer alternativen Eigenschafts-Bezeichnung wie 'Unsichtbar' oder 'Unbekannt' kämen erweiterte Kandidaten wie Braune Zwerge, kalte Gaswolken oder Schwarze Löcher nicht mehr in Frage und man wüßte etwas genauer was man unter dieser Materieform versteht bzw. nach was man sucht.
 

Alexander_Funk

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Hallo zusammen,

eine Frage:
Die Sonne bewegt sich mit ca. 250 km/s um den galaktischen Zentrum. Dabei ist der Abstand zum Zentrum ca. 28 000 LJ.
Ist die Geschwindigkeit der Sonne mit 250 km/h im Einklang mit klassischen keplereschen Beschreibungen. Oder ist sie höher und deswegen nur mit dem Zusatz von dunklerer Materie erklärbar?

Viele Grüße
Alex
 

DocHighCo

Mitglied
Hallo Alex,

die keplersche Beschreibung trifft hier, denke ich, nicht zu. Die beschreibt die Bewegung von Punktmassen, während die Sonne innerhalb der verteilten Masse der Milchstrasse umläuft. Es spielt hier auch keine Rolle, ob da noch dunkle Materie dabei ist oder nicht - egal in welcher Form.

Gruß

Heiko
 

P_E_T_E_R

Mitglied
die keplersche Beschreibung trifft hier, denke ich, nicht zu. Die beschreibt die Bewegung von Punktmassen, während die Sonne innerhalb der verteilten Masse der Milchstrasse umläuft. Es spielt hier auch keine Rolle, ob da noch dunkle Materie dabei ist oder nicht - egal in welcher Form.
Zur Frage, in wie weit die verteilte Masse der Milchstraße die Bewegung der Sonne um das Milchstraßenzentrum verändert, hatten wir vor einiger Zeit mal das Schalentheorem von Newton bemüht. Dieses gilt in seiner ursprünglichen Form allerdings nur für Massenverteilungen mit Kugelsymmetrie.

In dem Wikipedia Artikel wird zwar unter Verweis auf einen Artikel von G. Di Fratta behauptet, die Kugelsymmetrie ließe sich auf Massenverteilungen mit der Symmetrie eines Ellipsoiden verallgemeinern. Wenn man sich die Arbeit von Di Fratta aber anschaut, so wird dort nichts dergleichen bewiesen.

Ich habe mal den Fall einer zweidimensionalen Massenverteilung untersucht, bei der die Massendichte nur vom Radiusabstand abhängt. Also quasi eine idealisierte sehr flache Scheibengalaxie mit Rotationssymmetrie: Bewegung der Sterne

In Analogie zur Herleitung des kugelsymmetrischen Falles betrachte ich den gravitativen Effekt zwischen der Testmasse m und dem Kreiselement dm.

Die resultierende gravitative Kraft zwischen einer Punktmasse m im Abstand r vom Zentrum einer ringförmigen isotropen Masse M vom Radius R kann dann folgendermaßen formuliert werden:

F_x = [(G m M)/r²] * Integral

wobei das bestimmte Integral über sämtliche Winkel von 0 bis 2π läuft

Integral = (1/2π) Integral f (θ,R,r)dθ

mit

f (θ,R,r) = [1-(R/r)cos θ] / [(R/r)²-2(R/r)cosθ+1]^3/2

Wenn das Schalentheorem auch im hier betrachteten zweidimensionalen Fall gelten soll, dann muss das Integral den Wert 1 annehmen. Das tut es auch näherungsweise für große Abstände r >> R. Bei Annäherung der Testmasse an den Kreisring divergiert das Integral jedoch. Mit anderen Worten, das Schalentheorem gilt nicht für den zweidimensionalen Fall!

Gleichwohl kann man sich den Umstand zunutze machen, dass der gravitative Effekt der innenliegenden Bereiche der galaktischen Scheibe näherungsweise durch die Gravitation einer gleichgroßen kondensierten Punktmasse im Mittelpunkt der Massenverteilung vermittelt wird, solange sich die Testmasse hinreichend weit außerhalb der Massenverteilung befindet.

Soweit zur eingeschränkten Gültigkeit des Schalentheorems für galaktische Massenverteilungen. Letztenendes wird man solche Massenverteilungen ohnehin numerisch berechnen und dabei spielt dann das Schalentheorem keine Rolle mehr.
 
Zuletzt bearbeitet:

kirk11

Mitglied
Die Sonne bewegt sich mit ca. 250 km/s um den galaktischen Zentrum. Dabei ist der Abstand zum Zentrum ca. 28 000 LJ.
Ist die Geschwindigkeit der Sonne mit 250 km/h im Einklang mit klassischen keplereschen Beschreibungen. Oder ist sie höher und deswegen nur mit dem Zusatz von dunklerer Materie erklärbar?


Die Frage halte ich für sehr interessant und berechtigt, und ich interpretiere diese in meiner Beantwortung etwas anders als meine beiden Vorposter.

Ich denke dass gemeint ist ob sich die Bahn des Sonnensystem schon weit genug in Außenbereich der Milchstraße befindet, als dass die Geschwindigkeit um das Galaxie-Zentrum so hoch ist (ein Umlauf dauert 210 Millionen Jahre), dass diese um korrekt berechnet zu werden schon das Vorhanden-Sein von Dunkler Masse benötigt (bzw. eine Alternative dazu wie die MOND-Hypothese).

Ich persönlich weiß das aktuell leider nicht, ich denke aber dass der Abstand vom Milchstraßen-Zentrum noch nicht groß genug ist um quasi in diese (Außen-)Zone zu fallen wo der Effekt von Dunkler Materie benötigt wird um die Bahngeschwindigkeit eines Sternes um das Galaxie-Zentrum zu erklären.
 

DocHighCo

Mitglied
Hallo,

Kepler hat die Bewegung der Planetenbahnen um die Sonne als Ellipsen mit der Sonne in einem Fokus beschrieben und daraus seine Bewegungsgesetze abgeleitet (Strahlensatz und so). Das hat so nichts mit der Bewegung der Sonne innerhalb der Milchstrasse zu tun.
Was oben wahrscheinlich gemeint ist, ist ob die Sonne dabei noch dem Newtonschen Gravitationsgesetz folgt - also Newton ja, Kepler nein.

Gruß

Heiko
 

Wolfgang Hofer

Mitglied
Ist die Geschwindigkeit der Sonne mit 250 km/h im Einklang mit klassischen keplereschen Beschreibungen. Oder ist sie höher und deswegen nur mit dem Zusatz von dunklerer Materie erklärbar?
Wie von anderen hier schon ausgeführt: Die Keplerschen Gesetze gelten nur für Punktmassen oder Masseverteilungen, für die das Schalentheorem gilt. Aber du meinst wahrscheinlich die Diskrepenz bei der Geschwindigkeitsberechung nach Newton einmal mit und einmal ohne Dunkle Materie.

Hier wirkt sich die dunkle Materie auf die Geschwindigkeit der Sonne schon sehr erheblich aus (deutlich größer als Faktor 2).
Rotation_curve_of_spiral_galaxy_Messier_33_(Triangulum).png

Quelle: Galaxy rotation curve - Wikipedia

Gruß
Wolfgang
 

P_E_T_E_R

Mitglied
Danke Okke - Komisch, wie manche Journale den Zugang mit Stolpersteinen behindern. Für eine gewisse Zeit funktionierte ja der direkte Link auf das pdf, dann aber nicht mehr. Anscheinend soll jeder erst mal durch das Eingangsportal, um dort gezählt zu werden ...
 

kirk11

Mitglied
Nachdem sich die Dunkle Materie weder direkt beobachten läßt noch wesentliches zu ihrer Zusammensetzung bekannt ist, wird sich die Diskussion wohl grosso modo im Kreis drehen, zumindest bis wirkliche Neuigkeiten dazu bekannt werden.

Ich halte nach wie vor einiges rund um die Dunkle Materie für seltsam, u.a. dass sie zwar gewaltige Gravitationswirkung haben soll aber so gar nicht mit klassischer Materie interagiert (zumindest auf eine für uns bisher nicht messbare / beobachtbare Weise). Auch die extremen Unterschiede deren Vorhandensein bei Zwerggalerien (von praktisch 0 bis über 1000 > 1) halte ich für eher überraschend.

Ob es Dunkle Materie gibt, ist eine Sache - ob sie aber auch im vollem Umfang für die ganzen Effekte verantwortlich ist, welche mit ihr in Verbindung gebracht wird, ist wieder eine andere Sache.

Z.B. beim benötigten Gravitationeffekt im Bereich von Galaxien und größeren Strukturen:
dass sich die Dunkle jeweils genau dort (und in der richtigen Menge) befindet, wie es zur Erläuterung gebraucht wird, ist eben das Postulat.
Aber tatsächlich nachweislich verifizieren oder falsifizieren läßt sich das nicht, solange nicht mehr über die Dunkle Materie bekannt ist.
 

DocHighCo

Mitglied
Hallo,

mir stellt sich die Frage der dunklen Materie so dar:
Dunkle Materie ist im Prinzip der Oberbegriff für etwas, was sich bis jetzt nur durch seine Gravitationswirkung bemerkbar macht und durch sonst nichts. Diese Effekte kann man relativ verlässlich nachweisen. Von daher ist die Existenz der dunklen Materie auch relativ verlässlich nachgewiesen. Das eine bedingt das andere.
Was die Natur der dunklen Materie ist, ist eine ganz andere Frage. Darunter können "klassische" bekannte Kandidaten wie braune Zwerge, schwarze Löcher, Neutrinos etc. fallen oder unendeckte Kandidaten wie neue Elementarteilchen etc. oder sogar etwas gänzlich bis jetzt unvorstellbares. Das alles könnte auch in einem beliebigen Mischungsverhältnis die dunkle Materie ausmachen. Warum soll der "schwarze Sektor" ein Vielfaches der Masse "normaler" Materie haben und nur einheitlich zusammengesetzt sein, wogegen die normale Materie so vielfältig daher kommt?
Und warum soll es nicht Materie geben, die nur über Gravitation wechselwirkt? Leptonen (i.e. Elektronen) unterliegen nur der schwachen Wechselwirkung und der Gravitation aber nicht der starken Wechselwirkung. Hadronen (i.e. Protonen) unterliegen dagegen der starken Wechselwirkung und der Gravitation (und natürlich der elektromagnetischen) - ich hoffe das ist nicht ganz falsch, ich bin kein Teilchenphysiker. Es gibt also Teilchen, die nicht über alle Grundkräfte wechselwirken. Warum soll es nicht andere Teilchen geben die nur anderen Grundkräften unterliegen und die wir nicht kennen können, weil normale Materie keine Wechselwirkung damit hat - vielleicht noch nicht mal über Gravitation. Es könnte also außer unseren noch unendlich viele Kräfte geben, die Welten aus "Alternativmaterie" aufbauen, die uns durchdringen, von denen wir aber nie etwas erfahren können, weil wir keine Wechselwirkungen damit haben.
Aber das ist eigentlich schon fruchtlose Spekulation. Denn was für uns schon im Prinzip nicht zugänglich ist, darüber braucht man sich nicht den Kopf zu zerbrechen. Auf jeden Fall wird Physik wohl noch einen Weile spannend bleiben.

Gruß

Heiko
 

Okke_Dillen

Mitglied
Moin,

mal noch eine kurze Frage zwischendurch: warum klumpt DM eigentlich nicht? Was hält sie davon ab?
Die eigene Gravitation gewiß nicht. Aber was dann? Müßte ein DM-Teilchen dann nicht aus mindestens 2 Sorten Elementarteilchen bestehen, eine, die die Gravitation einbringt und eine, die eine Annäherung über ein bestimmtes Maß hinaus verhindert und eher an das Verhalten gleichnamiger Ladungen erinnert. Dennoch ist eine Verwandtschaft mit elektrischer Ladung unwahrscheinlich, zumindest wurde keine elektromagnetische Wechselwirkung beobachtet. Der WIMP-Idee folgend, würde ich also ein weiteres Elementarteilchen erwarten, aus dem es bestehen müßte. Ähnlich wie beim Higgs: da muß nochwas sein.

DM agglomeriert zwar, aber bleibt locker dabei. In kosmologischem Maßstab bildet sie sogar Filamente aus. So die Millenium Simulation...

Warum wird DM nicht von Schwarzen Löchern assimiliert? Oder wird sie?

Ach, nochwas auf der Suche nach unbekannten Gravitationsquellen/-teilnehmern: Kugelsternhaufen. Man sagt ihnen ein hohes Alter nach, jedenfalls denen, die wir sehen. KS haben kein Gas, also keinen Brennstoff! Alles Gas ist in Sternen gebunden. Die brennen, altern, erlöschen. Ob daraus hervorgehende PNs und SNRs genug Wolkiges freisetzen, um neue Sterne bilden zu können? Höchstens sehr begrenzt.
Ein KS ist wie ein Auto, das mit einer Tankladung Sprit in die Wüste fährt und irgendwann dort wg Spritmangel liegen bleibt und von da an nur noch rostet. Wieviel KS schwirren da draußen wohl rum, wo nix mehr leuchtet, die nur noch aus Eisenklumpen und kalten Neutronensternen bestehen?

Achherrjeh, sorry, die "kurze Frage" artete etwas aus... 😇

Grüße,
Okke
 

Optikus

Mitglied
Moin Okke,

wenn Du auch nur eine Frage davon schlüssig beantwortest schickt Dir jemand ne Fahrkarte nach Stockholm, sei Dir sicher...

CS
Jörg
 

P_E_T_E_R

Mitglied
warum klumpt DM eigentlich nicht? Was hält sie davon ab?
Das ist anscheinend eine populäre und wiederkehrende Frage:

If dark matter only interacts with gravity, why doesn't it all clump together in a single point?

Und wie dort erklärt wird, liegt es wohl an einem fehlenden Dissipationsmechanismus. Normale Materie klumpt erst dann zusammen, wenn sich die Bewegungsenergie der Bestandteile etwa durch inelastische Stöße oder Reibung in Wärme umgewandelt hat, die dann in Form von elektromagnetischer Strahlung emittiert wird. Wenn so ein Brems- und Kühlungsmechanismus fehlt, dann pendeln diese DM-Teilchen halt für immer und ewig durch die gravitative Wolke ...
 

kirk11

Mitglied
@ DocHighCo

Warum soll es nicht andere Teilchen geben die nur anderen Grundkräften unterliegen und die wir nicht kennen können, weil normale Materie keine Wechselwirkung damit hat - vielleicht noch nicht mal über Gravitation.

Natürlich ist sehr vieles möglich, aber Teilchen die keine Gravitation haben, können dann auch nicht das Phänomen verursachen, welches hier so stark thematisert wird, nämlich die Rotationsbesonderheiten bei Galaxien, etc.

Es wäre jedenfalls illusorisch zu glauben dass Überlegungen und Forschungen zu Dunkler Materie nicht weitergehen werden, so exotisch diese auch sein mag.

Nach derzeitiger (Mehrheits-)Meinung ist diese dermaßen gewichtig (im Vergleich zur bekannten Materie) und spielt in so vielen astronomischen Vorgängen eine so bedeutende Rolle dass ohne besseres Verständnis der Dunklen Materie vieles unklar und unverstanden bleiben wird.

Da die Dunkle Materie eben Materie genannt wird und mit der altbekannten Grundkraft Gravitation verknüpft ist, glaube ich nicht, dass sie so extrem exotisch sein dürfte.
Falls doch, dann verstehen wir möglicherweise noch nicht einmal richtig was Materie und Gravitation eigentlich sind und könnten dann wieder fast bei 0 beginnen, um das Universum einigermaßen wirklich verstehen zu können.
 

Optikus

Mitglied
Hallo Kirk,

da es bis dato nie gelungen ist irgendwelche Teilchen zu identifizieren die sich der DM oder DE zuordnen lassen ist die Frage die Heiko aufwirft oder Okke und Du, so schlecht zu greifen. Es ist Spekulation. Die vielen zitierten Arbeiten beschreiben ja nur das, was wir von der DM beobachten können. Da wir die Eigenschaften des "etwas" das der Beobachtung zu Grunde liegt nur Phänomenologisch aber nicht im materiellen Detail kennen, können wir über die Ursachen vieler Erscheinungen nur mutmaßen.

Wir nennen wie Du richtig sagst das beobachtete Phänomen "Dunkle Materie" weil uns ein passenderer Begriff fehlt. "Es" wechselwirkt mit der uns bekannten Materie nur gravitativ. Wir kennen keine anderen Mechanismen dazu, was nicht heißt, dass es sie nicht gibt. Allein daraus kann man keine Eigenschaften ableiten wie Du schreibst. Wie Heiko anmerkte, solange sich das "Phänomen" mit den beobachteten Effekten deckungsgleich zeigt kann es beliebig exotisch sein, wir haben gelernt und lernen immer wieder dass die Natur Dinge beinhaltet die sich weit jenseits dessen bewegen was wir uns vorstellen können, und das nicht nur in der Physik. Selbst das Leben an sich scheint sich immer mehr als universeller Bestandteil unserer Wirklichkeit darzustellen, in weit größerem Maße als wir das vor 50 Jahren noch für möglich gehalten haben.

Je mehr wir beobachten, und je feiner unsere Methoden werden, um so mehr werden wir uns auch dem Wesen der DM annähern, da bin ich mit Dir einer Meinung. Wohin da der Zug fährt ist aber in meinen Augen noch nicht abzusehen. Wenn Du in den Arbeiten stöberst die Peter so fleißig recherchiert und postet wirst Du nahezu immer sehr sehr vorsichtige Schlüsse und Ausblicke finden, was das, was in der jeweiligen Arbeit beschrieben ist im Weiteren bedeutet. Man konnte schon vieles Ausschließen was wir von der DM inzwischen NICHT mehr erwarten, weil sich im Experiment oder der Rechnung Diskrepanzen mit den beobachtbaren Effekten ergeben, aber man kann halt nur schwer nach vorne interpolieren wohin es gehen wird.

Insofern sind das alles spekulative Themen, an denen eben darum so ein riesiges Interesse besteht, da es ein völlig neuer Bereich ist der vielleicht sehr viel neue Physik enthält, die es zu entdecken und beschreiben gilt. Dass dieser Thread existiert ist letztlich Ausfluss genau dieser Situation, dass man sich etwas gegenüber sieht zu dessen Beschreibung uns Stift und Papier fehlen, die erst noch zu entwickeln sind.

CS
Jörg
 

kirk11

Mitglied
@ Jörg

Da kann ich Dir im Prinzip weitestgehend zustimmen.

Ich denke dass anhand von Zwerggalaxien noch am ehesten / schnellsten irgendwas über die Dunkle Materie herausgefunden wird, was über den derzeitigen Kenntnisstand herausgeht.

Es gibt ja Zwerggalaxien welche fast ausschliesslich aus Dunkler Materie bestehen (z. B. Zwerggalaxie Segue 1).

Die Masse solcher Zwerggalaxien ist ja (annähernd) bekannt und auch deren Durchmesser.
Jetzt gibt es Bereiche (im Inneren Bereich der Galaxie) wo vermutlich die Sterne auch ohne Dunkle Materie nach Newton um den Galaxiekern rotieren.
Für den verbleibenden Bereich könnte man durch das Raumvolumen und deren Masse die (durchschnittliche) Raumdichte berechnen, welche (mangels anderer Materie) weitestgehend der Dichte der dort vorhandenen Dunklen Materie entspricht.
Aus der Raumdichte könnte man wiederum versuchen die Anzahl an Teilchen pro Raumeinheit zu schätzen, eventuell auch wie groß die Gravitationskraft pro Raumeinheit sein muß, um in Summe die benötigte Gravitationskraft zu erhalten. Auch könnte man versuchen, die benötigte Gravitationskraft pro Teilchen zu berechnen, wobei man bei der Größe / bzw. Masse des Teilchens natürlich spekulieren muß.

Das soll nur ein kleines Beispiel sein, wie selbst ein Formel-Laie wie ich aufgrund der vorhandenen Informationen Hebel sieht, das eine oder andere 'auszurechnen' bzw. zumindest zu einigermaßen fundierten Schätzungen zu kommen, welche einen peu a peu ein bisschen weiterbringen könnten.
 
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