Gedanken zur Dunklen Materie

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@ Mark

vielen Dank für die Angabe zur Dichte der DM in der Bulge der Milchstraße.
Die Angabe ist in der Form natürlich absolut verständlich.

Wie meinst Du das genau ?

Ich glaube in dem Fall reden wir aneinander vorbei und meinen eigentlich dasselbe.

Deine Formulierung

Das stimmt nicht, s.o. Es geht auch nicht nur um die Dunkle Materie in der Galaxie, sondern im gesamten Halo.

Die Formulierung klang für mich so, als dass das Halo nicht Teil der / einer Galaxie sei (Du meintest vielleicht die Milchstraßenscheibe statt Galaxie in diesem Satz), aber ich denke dass wird wohl kaum Deine Meinung sein.
 
Naja man MUSS wohl, zumindest wenn man dabei bleiben will dass z.B. 80 - 85 % einer Spiralgalaxie aus DM besteht. Nur mit der Masse der DM im Bereich der sichtbaren galaktischen Scheibe würde man nicht einmal in die Nähe der Masse der gewöhnlichen Materie kommen...
 
Zuletzt bearbeitet:
Davon sind, je nach Modell, 9 - 30% Dunkle Materie, d.h.
2.3 - 7.5 Protonenmassen/cm^3.

Das sind (soweit ich das korrekt umgerechnet habe) ~ 8 x 10 ^ -12 g pro Kubikkilometer.
(Ich habe ~ 5 Protonenmassen/cm^3 als Durchschnittswert herangezogen.)

Also immer noch eine extrem geringe Dichte, im Vergleich zu dem was wir sonst von Materie kennen (und nicht nur vereinzelten (Elementar-)Teilchen).
 
Wie gesagt, die mittlere Dichte der gesamten Materie, d.h. gewöhnliche Materie (Sterne, Gas, etc.) und Dunkle Materie zusammen, ist in der Umgebung des Milchstraßen-Zentrums

25 Protonenmassen/cm^3.

Davon macht die Dunkle Materie in den Modellen 9-30% aus. Es kommt für die Gravitationswirkung auf große Entfernungen nicht auf einzelne, kompakte Sterne an, sondern auf die Gesamtmasse/mittlere Dichte. Dazu kommt noch die Dunkle Materie im Halo.

Viele Grüße
Mark
 
Die Milchstraße (stellvertretend für die Kategorie Spiralgalaxien) besteht also aus:

1. Im Mittelpunkt dem zentralem Schwarzen Loch (Sagittarius A*), um welches die Galaxie rotiert (Masseanteil ~ 0,0000027 %)
2. Die Milchstraßenscheibe, wobei hier die Hauptmasse durch gewöhnliche Materie gestellt
wird (Masseanteil ~ 20 %)
3. Das Halo, bestehend ganz überwiegend aus DM (+ Kugelsternhaufen,...)(Masseanteil ~ 80 %)

Insgesamt präsentiert sich die Milchstraße (vermutlich) als Kugel, da die Milchstraßenscheibe genauso wie das Halo ~ 50 kpc messen soll.
 
Die geringe Dichte bleibt nach meiner Ansicht ein großes Problem im Bezug auf die konkrete Detektion der DM.
Im Bulge ist diese zwar ca. um den Faktor 10 dichter als z.B. in der Umgebung des Sonnensystems, aber in der Bulge befindet sich auch eine wesentlich höhere Konzentration an gewöhnlicher Materie sowie auch das Schwarze Loch, was für die benötigten feinen Messungen sicher nicht von Vorteil ist.

Ein Vorteil wäre ja, dass die DM (in unterschiedlicher Dichte) in unserer Galaxie quasi omnipräsent sein sollte.
Das Problem ist, dass man nicht weiß wie schwer so ein DM-Teilchen ist. Die Theorien gehen von superschwer (siehe auch den betreffenden Artikel in diesem Thread) bis superleicht.
Während es bei superleichten Teilchen in 1 ccm³ davon nur so wimmeln würde, wären superschwere Teilchen selbst einzeln nur in richtig großen Raumvolumen anzutreffen.
 
Hallo,

Zitat von kirk11:
Die geringe Dichte bleibt nach meiner Ansicht ein großes Problem im Bezug auf die konkrete Detektion der DM.
Klicke in dieses Feld, um es in vollständiger Größe anzuzeigen.

Eine Hoffnung war ja, dass man Teilchen der Dunklen Materie (oder mögliche Kandidaten für Dunkle Materie) am Teilchenbeschleuniger LHC findet, entweder direkt oder indirekt, z.B. als supersymmetrische Partner von bekannten Elementarteilchen.

home.cern

Dark matter

home.cern home.cern

Bisher hat man dort aber nichts gefunden.

Viele Grüße
Mark
 
Nun ist für mich überraschenderweise noch ein neuer Faktor aufgetreten:
Die Korona der Milchstraße.
Sie wird zwar teilweise auch als äußeres Halo bezeichnet, aber von ihrer (heißen) Beschaffenheit und ihrer Größe her (~ 100 kpc bis > 200 kpc werden genannt) dürfte das als eigenständiger Bereich eingestuft werden.
Auch diese Zone soll (u.a.) viel DM enthalten, was natürlich für die Erklärung der Sternrotation in der Milchstraße von Relevanz ist.
Wobei die Gravitationswirkung dieser DM durch die große Entfernung entsprechend geringer ist.
 
Erstaunlich wie dürftig die Information zum Thema Korona in Bezug auf die Milchstraße / Galaxien im WWW ist:

...2. Milchstraßenkorona. Riesige Gashülle, vornehmlich aus heißem, aber sehr dünnem Wasserstoffgas, der unsere Milchstraße kugelförmig umgibt. Die Milchstraßenkorona hat einen Durchmesser von etwa 300.000 Lichtjahren und ist damit dreimal so groß wie der Durchmesser der Milchstraßenscheibe. Die Korona umgibt den Halo der Milchstraße...

aus


weiters der Artikel

www.spektrum.de

Milchstraße mit heißer Korona

Die Galaxis ist von einem 1,4 Millionen Grad heißen Plasma aus ionisiertem Wasserstoff umgeben – ähnlich wie die Sonne von ihrer Korona. Dies zeigt die…
www.spektrum.de www.spektrum.de

sowie als Unterpunkt der Spiralgalaxie bei Wikipedia

de.wikipedia.org

Spiralgalaxie – Wikipedia

de.wikipedia.org de.wikipedia.org

dazu ein schematisches Bild


milchstr.gif

Es gibt sicher noch mehr zu finden, aber nicht so einfach wie bei vielen anderen Astro-Themen.
 
Wieder zum Thema der (geringen) Dichte der Dunklen Materie, welche für mich mehr und mehr eine der wenigen relativ sicheren Eigenschaften der DM sein dürfte:

Aus dem PDF-Artikel
Licht ins Dunkel bringen: Gravitationslinsen im Kosmos
der Uni Heidelberg

möchte ich als am meisten relevant folgendes zitieren:

...Während einer Kollision zweier Galaxienhaufen wirken die beiden
Wolken heißen Gases wie zähe Medien aufeinander, die sich nicht ohne Weiteres durchdringen können.
Sie bremsen sich gegenseitig wie durch Reibung ab und bleiben
daher etwa dort liegen, wo die Galaxienhaufen aufeinander trafen.
Die beiden Wolken aus dunkler Materie dagegen durchdringen sich
allem Anschein nach so, als gäbe es überhaupt keine direkte Wechselwirkung
zwischen den hypothetischen Teilchen der dunklen Materie.
Aus dem messbaren Unterschied zwischen dem Verhalten
des Röntgengases und demjenigen der dunklen Materie kann abgeschätzt
werden, wie stark die Teilchen der dunklen Materie höchstens miteinander
wechselwirken können. Die Beobachtungen erlauben den
Schluss, dass schon ein einziger Stoß zwischen zwei dunklen Materieteilchen
während einer Milliarde Jahren zu viel wäre, um die beiden
Wolken aus dunkler Materie sich so ungehindert durchdringen
zu lassen, wie sie es offenbar tun. Solche kosmologischen Informationen,
aus dem Vergleich der Röntgenemission mit dem Gravitationslinseneffekt
gewonnen, sind für die Teilchenphysik höchst wertvoll...

Wenn nun die DM aus sehr leichten Teilchen bestehen würde (z. B. mit maximal Elektronenmasse) welche sich durch ihre kinetische Energie vermutlich auch recht fleißig bewegen würden, dann halte ich es für sehr unwahrscheinlich dass es bei so einem Ereignis zu keinem Zusammenstoß zweier DM-Teilchen kommen würde. Prinzipiell dürfte es ja so sein dass je schwerer ein DM-Teilchen ist desto weiter kann es auch von seinem Nachbar entfernt sein (um trotzdem in der Summe die nötige Masse der DM zu erzielen) und desto geringer ist wohl auch die Wahrscheinlichkeit dass es zu einer Kollision zweier Teilchen kommt bei der DM. Dies nur als grundlegende Überlegung, mit fehlt da noch das Detailwissen um mehr in die Tiefe gehen zu können bzw. um sicher zu sein dass meine Schlussfolgerung wirklich korrekt ist. ;)
 
Die Wahrscheinlichkeit für solche Zusammenstöße zwischen sich gegenseitig durchdringenden Teilchenströmen beschreibt man in der Physik mit dem Begriff vom Wirkungsquerschnitt. Diesen kann man sich wie die Fläche einer Zielscheibe vorstellen. Je größer diese ist, desto höher wird die Trefferwahrscheinlichkeit.

Dieser Wirkungsquerschnitt hängt nicht nur von der Beschaffenheit des Projektils, also des einfallenden Teilchens, sondern auch von der Beschaffenheit des zu treffenden Teilchens ab. Trifft da also z.B. ein Elektron auf ein ganzes Atom oder nur auf dessen Atomkern.

Der Wirkungsquerschnitt kann auch mit der Kollisionsenergie variieren. Des weiteren unterscheidet man zwischen dem totalen Wirkungsquerschnitt, bei dem alle möglichen Streuwinkel summarisch erfasst werden, und dem differentiellen Wirkungsquerschnitt für bestimmte ausgewählte Richtungen.

Eine charakteristische Maßeinheit für den Wirkungsquerschnitt ist das Barn = 10^-(24) cm², wobei in der Praxis, je nach Anwendungsgebiet, Megabarn (Mb) bei Atomen und Molekülen, über barn (b) für große Atomkerne, bis runter zu millibarn (mB) in der Kernphysik vorkommt. In der Teilchenphysik reicht die Skala noch viel weiter runter, von mikrobarn (µb), nanobarn (nb), picobarn (pb), femtobarn (fb), bis attobarn (ab), usw.

Ein attobarn = 10^(-42) cm² ist ein typischer Wert für den Wirkungsquerschnitt von solaren Neutrinos. Davon durchqueren uns ständig 65 Milliarden pro Sekunde und Quadratzentimeter, ohne dass wir auch nur das geringste davon mitbekommen!

Bei der Suche nach DM-Teilchen wie WIMPs konnte man Wirkungsquerschnitte oberhalb von 10^(-44) cm² für Teilchenmassen zwischen dem zehnfachen und dem zehntausendfachen der Protonmasse ausschließen. Bleiben also nur noch niedrigere Massen oder sehr hohe Massen, oder sehr niedrige Wirkungsquerschnitte ...

XENON1T.png

Credit: XENON1T
 
Zuletzt bearbeitet:
@ P_E_T_E_R

Vielen Dank für diese interessanten & aufschlußreichen Ausführungen.

Ich möchte meine Angabe schweres DM-Teilchen etwas präzisieren:
Es könnte ja deswegen schwer sein, weil es auch proportional größer ist als ein leichtes DM-Teilchen. Das würde dann wohl ein Nullsummenspiel sein, der Wirkungsquerschnitt wäre in beiden Fällen ähnlich bis ident.
Ich meine aber es gibt Teilchen (zumindest in der Theorie) welche so schwer sind wie eine entsprechende Einheit eines Neutronensterns oder gar eines Schwarzen Lochs oder aber eben - auf der anderen Ende der Skala - ganz leichte Teilchen (im Verhältnis zu ihrer Größe).

Zweitere sollten einen erheblich höheren Wirkungsquerschnitt aufweisen und deswegen als DM-Kandidaten entsprechend unwahrscheinlicher sein.
Ich könnte es (allgemeiner gehalten) auch so formulieren: je niedriger der Wirkungsquerschnitt des DM-Teilchen, desto eher ist es möglich, dass diese DM-Teilchen (selbst bei einer Galerien-Kollision) nie miteinander wechselwirken bzw. nie direkt aufeinanderprallen.
 
Zitat von kirk11:
je niedriger der Wirkungsquerschnitt des DM-Teilchen, desto eher ist es möglich, dass diese DM-Teilchen ... nie miteinander wechselwirken bzw. nie direkt aufeinanderprallen.
Klicke in dieses Feld, um es in vollständiger Größe anzuzeigen.
Naja, die Berechnung der Reaktionswahrscheinlichkeit aus dem Wirkungsquerschnitt ist ja ganz elementar. Da es hier leider immer noch keine brauchbaren Werkzeuge für Formeln und wissenschaftliche Symbole gibt, hänge ich den Formalismus mit einer exemplarischen Abschätzung als beigefügtes Bild an. Ich hoffe es hilft dem Verständnis.

DM-Wolke.jpg
 
@ @P_E_T_E_R

Die Beobachtungen erlauben den Schluss, dass schon ein einziger Stoß zwischen zwei dunklen Materieteilchen während einer Milliarde Jahren zu viel wäre, um die beiden Wolken aus dunkler Materie sich so ungehindert durchdringen zu lassen, wie sie es offenbar tun.

Da das nach meiner Ansicht echt 'starker Tobak' ist, aber auch ziemlich hilfreich sein könnte hier ein bisschen nach dem Ausschlußprinzip zu arbeiten, wäre die Frage, ob obige Schlußfolgerung

a) wirklich plausibel ist
b) schon durch ähnliche Messungen bestätigt wurde

Wenn nicht, dann wäre es natürlich nicht sinnvoll, diese als Basis zu nehmen um zu irgendwelchen Erkenntnissen zu kommen.

Eine weitere Frage wäre ob 'superschwere' Teilchen (dichtemäßig ab Neutronenstern-Niveau aufwärts) überhaubt einigermaßen realistisch möglich sind.
Ich gehe mal davon aus dass diese bisher noch nicht gefunden und auch noch nicht erzeugt wurden (zweiteres meine ich in stabiler Form und nicht nur für den Bruchteil einer Sekunde).

Danke für Dein obiges Bild.

Unter den gewählten (fiktiven) Voraussetzungen kommt es also zu 10 ^ 38 Reaktionen.

Das ist viel und weit davon entfernt von einer 'ungehinderten Durchdringung'.

Die Frage ist unter welchen Voraussetzungen / Parameter sich diese 'ungehinderte Durchdringung' mathematisch ergibt, mit der von Dir zitierten Formel...
 
Der Autor des obigen PDF-Files scheint jedenfalls einen seriösen Hintergrund zu haben:

Matthias Bartelmann – Wikipedia

Der Prozess der Trennung von Dunkler und normaler Materie bei Galaxie-Kollisionen scheint sich auch zu bestätigen (ohne dass hier in mathematische Details gegangen wird):

Kosmische Kollision trennt Dunkle Materie von normaler Materie

5,7 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt stoßen zwei Galaxienhaufen zusammen - und liefern Informationen über den unsichtbaren Bestandteil des Universums
www.weltderphysik.de www.weltderphysik.de
 
Die Potenzschreibweise der Teilchenmengen im Beispiel erweckt den Eindruck, als würde hier eine starke Reaktion der Wolken miteinander stattfinden. Wenn aber von
10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 gerade mal 2 auf der Strecke bleiben ist das praktisch eine ungehinderte Durchdringung.

Gruß Helmut
 
Zitat von kirk11:
Unter den gewählten (fiktiven) Voraussetzungen kommt es also zu 10^38 Reaktionen. Das ist viel und weit davon entfernt von einer 'ungehinderten Durchdringung'.
Klicke in dieses Feld, um es in vollständiger Größe anzuzeigen.
Man muss das in Relation zur Gesamtzahl von 10^66 betrachten:

10^38/10^66 = 10^-28

10^-28 = 0,000 000 000 000 000 000 000 000 000 1

Da solche ausgedehnten DM-Wolken größenordnungsmäßig viele Millionen, wenn nicht sogar Milliarden von Jahren brauchen, bis sie sich durchdrungen haben, um dann erneut aufeinander zu stoßen, kann man jedenfalls für das durchgespielte Modell von einer de facto ungehinderten Durchdringung ausgehen.

Die Wolken müssten sich ja 10^25 mal durchdringen, bis auch nur ein Promille der Teilchen miteinander reagiert. Was meinst Du, wie lange das dauert? Bei einer hypothetischen Traverszeit von 1 Mrd. Jahre wären das dann 10^34 Jahre. Das ist sehr viel länger als das jetzige Alter des Universums.

Du kannst auch gerne andere Zahlen einsetzen und das dann durchspielen. Aber qualitativ wird sich wohl nicht viel dabei ändern.
 
@ Auriga_HH + P_E_T_E_R

Der Punkt welcher von Bartelmann thematisiert (und von mir zitiert) wurde ist wieviel Teilchen DM kollidieren und nicht wieviel Teilchen nicht kollidieren.

Ein gestandener Astrophysik-Professor sollte normalerweise wissen, was er wie formuliert - was natürlich nicht automatisch heißt dass er immer richtig liegt.

Und sein Ergebnis war statistisch 0 - 1 Zusammenstöße / Milliarde Jahre, genau diese extrem niedrige Zahl war ja die Pointe sozusagen.
10 Zusammenstöße wäre da schon eine signifikate Abweichung, 10^38 - da brauchen wir wohl nicht darüber diskutieren, dass das vom Ergebnis her ein himmelweiter Unterschied ist.

Da solche ausgedehnten DM-Wolken größenordnungsmäßig viele Millionen, wenn nicht sogar Milliarden von Jahren brauchen, bis sie sich durchdrungen haben

Seine Berechnung bezieht sich ja auf einen Beobachtungszeitpunkt wo diese Durchdringung (zumindest im 1. Durchgang) abgeschlossen war, es ist also keine Hochrechnung auf zukünftige Ereignisse.

Wenn ihr das ganze für eine Bagatelle haltet, dann solltet ihr Professor Bartelmann damit konfrontieren. Es wäre jedenfalls interessant was er euch darauf antworten würde.

10^66/m³ ist die Schraube an der man drehen müßte, damit sich die beiden Ergebnisse annähern. Wenn man (extrem kompakte) superschwere DM-Teilchen postulieren würde, dann könnte das (mathematisch) in Richtung kompatibel gehen.
 
Zuletzt bearbeitet:
Der zitierte Text von Bartelmann scheint sich ja, wenngleich nicht explizit erwähnt, auf Beobachtungen am Bullet Cluster und ähnlichen wie MACS J0025.4-1222 zu beziehen.

Dabei handelt es sich um kollidierende Galaxienhaufen in großer Entfernung, bei denen man drei verschiedene Komponenten beobachtet, eine stellare, eine Gaskomponente, und eine DM-Komponente. Die Gaskomponente wird bei der Kollision stark aufgeheizt und emittiert Röntgenlicht. Die DM-Komponente wird durch Gravitationslinseneffekte von Hintergrundobjekten bestimmt.

Man beobachtet nun eine erhebliche räumliche Trennung zwischen dem heißen Gas, welches beim Zusammenstoß der Haufen abgebremst wird, und der dunklen Materie, die sich anscheinend ohne oder mit nur geringer Wechselwirkung durchdringt.

Man hat das quantitativ untersucht und kommt so auf eine Obergrenze für das Verhältnis von Wirkungsquerschnitt zur DM-Masse von etwa

σ /m < 1 cm²/g

Was bedeutet das jetzt für den Wirkungsquerschnitt?

Da man die Masse von DM-Teilchen nicht kennt, kann man darüber nur spekulieren.

Wenn ein DM-Teilchen leichter als ein Proton wäre mit m < 2 x 10^-24 g, dann ergäbe das einen Wirkungsquerschnitt von

σ < 2 x 10^-24 cm²

Solange man aber nur eine Obergrenze für eine mögliche Wechselwirkung von DM mit einander angeben kann, hilft das zur Charakterisierung nicht wirklich weiter, zumal derart große Wirkungsquerschnitte durch direkte Suchprogramme schon weitgehend ausgeschlossen sind.

A. Robertson, R. Massey, V. Eke: What does the Bullet Cluster tell us about self-interacting dark matter?

D. Harvey et al.: The non-gravitational interactions of dark matter in colliding galaxy clusters

M. Bradac et al.: REVEALING THE PROPERTIES OF DARK MATTER IN THE MERGING CLUSTER MACS J0025.41222

M. Markevitch et al.: DIRECT CONSTRAINTS ON THE DARK MATTER SELF-INTERACTION CROSS SECTION FROM THE MERGING GALAXY CLUSTER 1E 065756

Dies sind nur ein paar Beispiele aus der umfangreichen Literatur
zu diesem Thema.
 
Zuletzt bearbeitet:
Artikel in Englisch sind für mich halt immer ein bisschen problematisch; meine Englisch-Kenntnisse sind zwar einigermaßen ok, aber - wie beim 1. Link - 21 engbeschriebene PDF-Seiten in Fachjargon sind schon etwas heftig, vor allem da man ja alle Details möglichst genau verstehen sollte um ein gutes Gesamtverständnis zu bekommen.

Kurz zusammengefaßt: So richtig einig scheint sich die Fachwelt nicht zu sein, in Bezug auf das Verhalten der DM-Teilchen in Bezug auf solche Bullet Cluster (z.B. Burghard und A. Robertson, R. Massey, V. Eke sind nicht gerade zu deckungsgleichen Ergebnissen gelangt).

Ich müßte mich noch näher mit der Materie befassen sowie auch einen ausführlicheren Artikel zum Thema auf Deutsch finden, um ein klareres Bild zu bekommen.
 
Die wesentlichen Erkenntnisse zur Untersuchung vom Bullet Cluster kann man ja auch auf der deutschen Wikipedia Seite nachlesen:

1E 0657-558

Folgerungen für die dunkle Materie
  1. Sie ist vorhanden. Sonst kann der gemessene Gravitationslinseneffekt nicht erklärt werden. Das ist wichtig, da es Grenzen für Theorien festlegt, die eine Abänderung der ART in Erwägung ziehen.
  2. Sie verhält sich wie die Galaxien. D. h., sie strömt nahezu oder völlig stoßfrei durch den jeweils anderen Haufen. Die Wechselwirkung mit sich selbst und mit dem intergalaktischen Gas muss also entsprechend schwach sein. Das ist ein Indiz dafür, dass die dunkle Materie nicht baryonisch ist.
  3. Nach der MOND-Hypothese (Modifizierte Newtonsche Dynamik – siehe weiter oben bei ART) wäre das Zentrum der Lichtablenkung beim Gas anzunehmen gewesen, was nicht der Fall ist, womit sich die MOND-Hypothese bei 1E 0657-558 nicht bestätigt, jedoch wird dadurch die Hypothese der dunklen Materie untermauert.
 
Die derzeit favorisierten Teilchen-Kandidaten der DM sind ja überwiegend in der Kategorie 'Leichtgewichte' angesiedelt.
Kompakte Strukturen mit Dichte-Werten wie z.B. von Planeten oder Sternen sind m.W. (bei weitem) nicht bekannt.
Müssen deswegen nicht kontinuierlich DM-Teilchen durch die erheblich höhere gravitative Kraft bayronische Masse angezogen und anhiliert werden ?
Das hätte wohl auf kurzen Zeitskalen kaum eine Auswirkung, aber in Bezug auf Milliarden von Jahren könnten sich das m.E. schon merkbar auswirken.
 
Zitat von kirk11:
Müssen deswegen nicht kontinuierlich DM-Teilchen durch die erheblich höhere gravitative Kraft bayronische Masse angezogen und anhiliert werden ?
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Weiter oben wurde ja bereits die Frage gestellt, warum DM-Teilchen weder miteinander noch mit der normalen baryonischen Materie verklumpen.

Dafür müsste es einem wirksamen Mechanismus zur Abbremsung geben, also quasi einen Reibungsvorgang, bei dem Bewegungsenergie verloren geht und in Wärme umgewandelt wird.

Das scheint aber zu fehlen. Die DM-Teilchen verhalten sich eher wie ein Pendel ohne Reibung. Sie unterliegen zwar der kollektiven Schwerkraft und pendeln durch die gravitative Wolke, aber sie verlieren dabei keine kinetische Energie.
 
Warum sollten DM-Teilchen (bei der geringen DM-Dichte) bei stabilen Verhältnissen verklumpen ?
Das machen Gaswolken ja auch nicht...
DM und Gaswolken haben auch gemeinsam, dass sie seit dem frühen Universum deutlich an Masse-Anteilen verloren haben, in Bezug auf die Gesamt-Masse (unter Berücksichtigung der Dunklen Energie).
Starke Gravitation 'frisst' schwache Gravitation (bzw. die jeweiligen Teilchen / Materie) ab einer kritischen Annäherung, ich wüsste nicht warum sich DM-Teilchen dem entziehen können sollten.
Glaubst Du dass z.B. ab ein gewissen Nähe zu einem SL DM-Teilchen noch lustig vor sich hin pendeln können ?
 
Ziehen wir den Fall einer Galaxienkollision heran.

Als DM-Teilchen nehmen wir einen der aktuellen Favoriten, egal ob WIMPs, Axionen,...

Als durchschnittliche Dichte postulieren wir sehr konservativ 1 Teilchen pro m² (tatsächlich dürfte sie deutlicher höher liegen, bei diesen Kandidaten). Ein Teil von Galaxie A bewegt sich auf das supermassive SL von Galaxie B zu. Alles Bayronische welches zu nahe an diesem SL herankommt wird von diesem 'gefressen', selbst 'ausgewachsene' Sterne.
Wie soll es da ausgerechnet den leichten DM-Teilchen gelingen, der gewaltigen Gravitationskraft dieses SL zu entgehen ? Gibt es da irgendeine plausible Theorie dafür ?

Mir erscheint das jedenfalls unmöglich.
 
Wenn Gaswolken mit großer Geschwindigkeit aufeinanderknallen, dann werden sie abgebremst und heizen sich dabei auf. Wie man beim Bullet Cluster sieht, kann dabei sogar Röntgenstrahlung entstehen, was eine erhebliche Temperatur erfordert. Ganz anders bei DM-Wolken, die ein Gravitationzentrum anscheinend ohne Energieverlust durchqueren.
Zitat von kirk11:
Glaubst Du dass z.B. ab ein gewissen Nähe zu einem SL DM-Teilchen noch lustig vor sich hin pendeln können ?
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Solange DM-Teilchen ausschließlich gravitativ wechselwirken, und davon müssen wir mangels anderer Kenntnisse ausgehen, unterliegen sie denselben gravitativen Kräften, wie normale Materieteilchen. Ob sie an einem makroskopischen Himmelskörper wie einem Stern oder einem Schwarzen Loch (SL) vorbeifliegen oder in diesen hineinstürzen, hängt dann ausschließlich von den kinematischen Details ihrer Bahn ab. Da besteht gar kein Unterschied zwischen Projektilen aus gewöhnlicher baryonischer Materie und Teilchen aus DM.
Zitat von kirk11:
Ziehen wir den Fall einer Galaxienkollision heran ... Alles Bayronische welches zu nahe an diesem SL herankommt wird von diesem 'gefressen', selbst 'ausgewachsene' Sterne. Wie soll es da ausgerechnet den leichten DM-Teilchen gelingen, der gewaltigen Gravitationskraft dieses SL zu entgehen ? Gibt es da irgendeine plausible Theorie dafür ?
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Die Teilchen sind ja keine 'sitzenden Enten', die nur darauf warten, von der zentralen Schwerkraft aufgesaugt zu werden. Vielmehr haben sie eine erhebliche Bewegungsenergie! Ob etwas vom Schwarzen Loch 'gefressen' werden kann, hängt wesentlich von seiner kinetischen Energie ab. Das setzt dem Wachstum superschwerer SL im galaktischen Zentrum eine sehr niedrige Grenze. Das superschwere SL im Zentrum der Milchstraße hat gerade mal eine Masse von 4 Millionen Sonnenmassen, was aber verschwindend gering ist gegenüber der galaktischen Gesamtmasse von 10^12 Sonnenmassen. Und der DM-Halo ist genau so wenig in Gefahr, vom zentralen SL gefressen zu werden.
 
Zuletzt bearbeitet:
@ P_E_T_E_R

Da bin ich weitgehend d'accord.

Aber ein paar Anmerkungen möchte ich schon machen.

Man weiß fast nichts konkret über die (Teilchen der) DM.
Wie soll man da die kinetische Energie derselbigen postulieren bzw. abschätzen, wenn man nicht annähernd weiß um welche Teilchen es sich handelt ?

Im Umfeld von z.B. Sagittarius A wird sich nicht viel abspielen (siehe auch unser Sonnensystem), einfach weil unsere Galaxie bis auf weiteres ein stabiles System ist.

Bei der angekündigten Milchstraßen-Andromeda Kollision hingegen wird Sagittarius A wohl eine Schneise der Verwüstung hinterlassen bei allem was seinen Weg kreuzt und entsprechend (etwas) an Sonnenmassen wachsen.

Wie schon in meinem letzten Post angemerkt: Masseanteil-Verschiebungen infolge vom Spiel der Gravitationskräfte ist nichts was auf die Schnelle groß etwas verändert.
Aber über die Jahrmilliarden ist das durchaus ein Faktor, welcher zu nachhaltigen Auswirkungen führen kann bzw. geführt hat.
 
Zuletzt bearbeitet:
Hallo,

mal eine Frage: DM kann nur gravitativ wechselwirken und konnte bisher nicht direkt nachgewiesen werden. Keine Teilchen, kein garnichts.

Dass Materie entstand, liegt an winzig kleinen Unebenheiten, die man heute in der Hintergrundstrahlung erkennt.

Und das Universum expandiert weiterhin. Liegt an der dunklen Energie.

Zur Frage: Kann es nicht sein, dass der Raum "vorimpregniert" ist? Also die Struktur des Universums, wohin sich Materie bewegen kann, ist bereits mit dem Urknall vordefiniert worden. Der Raum und damit die Struktur dehnt sich nunmehr aus, verändert sich aber nicht. DM gibt es nicht, aber eine Struktur.

Nur eine Frage eines Laien an die Wissenden.
 
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