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Gedanken zur Dunklen Materie

P_E_T_E_R

Mitglied
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 ?
Auch wenn die Teilchenmasse der Dunklen Materie unbekannt ist, so kann man doch Aussagen über die kinetische Energie machen. Diese muss in einem stabilen mechanischen System nämlich im Gleichgewicht mit der potentiellen Energie stehen. Man kann die kinetische Energie also aus dem gravitativen Potential bestimmen. Siehe dazu: Virialsatz
 

P_E_T_E_R

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kirk11

Mitglied
@ P_E_T_E_R

Ein andere Bezeichnung für kinetische Energie ist Bewegungsenergie.

Bewegungsenergie bzw. die Geschwindigkeit mit welcher sich etwas bewegt, kann sehr wohl relevant sein in Bezug auf die Auswirkungen bzw. Folgen der Gravitation.

So kann ja z.B. ein Neutrino durch die Erde durchfliegen (je nach den Verhältnissen mit einem entsprechenden Energieverlust), aber ein Neutrino trifft auf die Erde auch mit (annähernd) Lichtgeschwindigkeit und ist ein sehr leichtes Teilchen.

In einer stabilen Galaxie bewegen sich DM-Teilchen und die bayronische Materie vermutlich (grosso modo) mit ähnlicher Geschwindigkeit in die gleiche Richtung.
Bei einer Galaxienkollision ist die Aufprallgeschwindigkeit (von allen 'Beteiligten') auch weit, weit weg von der Lichtgeschwindigkeit.
Die kinetische Energie der DM-Teilchen kann der betreffenden Gravitationskraft zwar wohl ein bisschen entgegen wirken, aber ich glaube nicht dass dieser Effekt allzu viel bewirkt.
 

kirk11

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Es ist auch zu bedenken wie groß das Volumen ist, in welchem sich DM in einer Galerie befindet. Auch wenn die Gesamtmenge an kinetischer Energie gewaltig ist, der Anteil daran pro DM-Teilchen ist winzig.
 

Hisaak

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Oh, da wurde etwas aus dem alternativen Forum ausgeschleudert und ist hier gelandet. Aber es sollte bald wieder weg sein, da es spiralförmig vom Erkenntniszentrum abdriftet und dieser Thread somit nur ein vorübergehender Aufenthaltsort sein kann.
 
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lawrence

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Hallo Lawrence,

du erzählst leider hier wieder Unsinn. Angefangen mit HR 6819. Das ist kein SL, sondern ein klassischer Be-Stern. Da deine sogenannten "Erkenntnisse" ins Forum "Astronomie alternativ" gehören, habe ich sie hier gelöscht.

Hans
Hallo Hans,

Ich gebe das wieder, was vor zwei Monaten in allen Zeitungen stand. Man muss nur HR 6819 in die Suche eingeben. Es geht um die dritte Komponente.
Was soll es denn sein, wenn es gravitativ wirkt, aber nicht zu sehen ist?
Die Vermutung, dass noch eine dritte Komponente mit im Spiel ist, gab es bereits vor vielen Jahren.

Dazu Wikipedia:

HR 6819 ist ein Sternsystem im Sternbild Teleskop. Zwei der Komponenten sind gewöhnliche Sterne, die dritte scheint ein Schwarzes Loch zu sein.

HR 6819 wurde ursprünglich als ein blauer Stern mit starken Emissionslinien im Spektrum beschrieben (Be-Stern). Diese Art Sterne zeichnen sich durch eine extrem schnelle Rotation und dadurch bedingt eine Scheibe aus Material um ihren Äquator aus.
Durch eine extrem schnelle Rotation steht da bei dem BE-Stern. Das ist genau das, was ich sage, denn wie schnell rotiert dann die dritte Komponente? Mit Sicherheit nicht langsamer, sondern eben noch schneller.
Und die logische Schlussfolgerung hieraus ist?

laewrence
 
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Mischa

Mitglied

Moderator Hans

Mitarbeiter
Moderator
Hallo Hans,

Ich gebe das wieder, was vor zwei Monaten in allen Zeitungen stand. Man muss nur HR 6819 in die Suche eingeben. Es geht um die dritte Komponente.
Was soll es denn sein, wenn es gravitativ wirkt, aber nicht zu sehen ist?
Die Vermutung, dass noch eine dritte Komponente mit im Spiel ist, gab es bereits vor vielen Jahren.

Dazu Wikipedia:


Durch eine extrem schnelle Rotation steht da bei dem BE-Stern. Das ist genau das, was ich sage, denn wie schnell rotiert dann die dritte Komponente? Mit Sicherheit nicht langsamer, sondern eben noch schneller.
Und die logische Schlussfolgerung hieraus ist?

laewrence
Und dennoch ist HR 6819 kein Schwarzes Loch, sondern allenfalls die dritte Komponente des Systems. Und die hat nichts mit der Rotation der Hauptkomponente zu tun. Das SL war ursprünglich der massereichste Stern in diesem System. Dadurch hat er seine Entwicklung am schnellsten durchlaufen und ist als Supernova explodiert und ein SL blieb übrig.

Die logische Schlussfolgerung? Du hast es nicht verstanden!

Hans
 

Hisaak

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Hallo zusammen,

meine kleine Spitze aus dem Beitrag #160 war nicht an P_E_T_E_R gerichtet. Der Beitrag, auf den ich gezielt habe, hat das Forum wie vorhergesagt verlassen.

Grüße

Heiko
 

lawrence

Mitglied
Und dennoch ist HR 6819 kein Schwarzes Loch, sondern allenfalls die dritte Komponente des Systems. Und die hat nichts mit der Rotation der Hauptkomponente zu tun. Das SL war ursprünglich der massereichste Stern in diesem System. Dadurch hat er seine Entwicklung am schnellsten durchlaufen und ist als Supernova explodiert und ein SL blieb übrig.

Die logische Schlussfolgerung? Du hast es nicht verstanden!
Hallo Hans,

Natürlich hat das etwas mit der Rotation der anderen Komponenten zu tun, denn die drei gehören zusammen. Dieses SL rotiert noch ein Zahn schneller als der BE-Stern.
Und was erzählt lawrence die ganze Zeit? Die Geschwindigkeit machts.

Was soll denn deiner Meinung nach ein SL sein? Doch nicht etwa eine sog. Singularität? Singularität ist nämlich mathematisch überhaupt nicht definiert. Auch nicht physikalisch.
Mathematik ist aber Wissenschaft. Physik auch.
Und was erzählt lawrence die ganze Zeit? Sowohl die Dunkle Materie als auch das Schwarze Loch sind ganz normal vorhanden, nur nicht sichtbar. Das ist de ganze Trick dabei.

lawrence
 

Moderator Hans

Mitarbeiter
Moderator
lawrence,

erstens, warum redest du immer in der dritten Person von dir? Das ist schlicht arrogant.

Zweitens, du verwechselst Rotation und Umlaufperioden der Bahnen der Sterne. Die haben nichts miteinander zu tun.

Drittens: eine Singularität ist wohl mathematisch definiert, indem einige Größen unendlich werden, und bedeutet physikalisch, dass die bekannte Physik hier nicht mehr gilt.

Viertens: Du hast in deinen Beiträgen noch keine nachprüfbare Berechnung vorgelegt. Das erwartet man, wenn du dich schon auf die Mathematik berufst.

Fünftens: Da du keine vernünftigen Belege vorlegen kannst, verbreitest du nur Fake Science. Die gehört hier nicht her.

Hans
 

kirk11

Mitglied
Was ich nach wie vor als auffällig emfinde, sind die paradoxen Aspekte rund um die DM.
Hier ein paar Beispiele:

1. Im frühen Universum soll die DM quasi als Honigtöpfe (Gravitationsschwerpunkte) für die bayronische Materie gedient haben, was wesentlich zur schnelleren Strukturbildung beigetragen haben soll. Das ist insofern paradox, als dass die geschätzte heutige Dichte der DM - nun ja - nicht gerade umwerfend ist, um es unwissenschaftlich auszudrücken.

2. Obwohl die DM mit Abstand die meiste Materie stellt, sind deren Bestandteile und Zusammensetzung noch immer vollkommen ungeklärt. (Den Grenzfall Dunkle Energie aussen vor) ist das eine absolute Ausnahme was Materie betrifft, alle anderen wesentlichen astronomischen Materieformen sind weitgehend enträtselt und natürlich auch zweifelsfrei nachgewiesen.

Hier sollte wohl verstärkt überlegt werden, woran das konkret liegen kann.
An der Größe bzw. dem geringen Gewicht wohl kaum, wenn man bedenkt dass selbst so etwas Winziges wie Neutrinos (Masse = 2 x 10 ^ -36 kg oder auch gar keine Masse nach dem Standardmodell der Teilchenphysik) gut belegt und dokumentiert sind.
Und DM-Teilchen sollen ja mehr als 250 x häufiger sein als Neutrinos...

3. Keine Strukturbildung (aufgrund der geringen Dichte) obwohl es die dominante Materieform im Universum ist und sie sicher auch in die verschiedensten äußeren Umstände gerät - bei Supernovae, Stern-Entstehungen, etc., etc.

Aus obigen und vielen weiteren direkten und indirekten Hinweisen in Bezug auf die DM sollte es doch möglich sein, durch logische Verknüpfungen bzw. durch Simulationen, Berechnungen...gewisse noch gehandelte Kandidaten ausschließen (bzw. dessen Wahrscheinlichkeit herabstufen) zu können bzw. eine Art 'Steckbrief' für ein DM-Teilchen zu entwerfen zu beginnen.

PS: Ich beziehe mich hier nur auf nicht-bayronische DM.
 

lawrence

Mitglied
Was ich nach wie vor als auffällig emfinde, sind die paradoxen Aspekte rund um die DM.
Hallo kirk11,

Ein lawrence hat mehrfach erklärt, worum es sich bei der Dunklen Materie handelt.
Wie du selbst geschrieben hast, besteht ein sog. Ungleichgewicht. Daraus ging hervor, dass da noch gravitative Masse mit im Spiel sein muss, die unsichtbar ist, die Dunkle Materie.

Ja, wo ist die DM? Die ist vorhanden, aber nicht sichtbar.

lawrence
 

Moderator Hans

Mitarbeiter
Moderator
Ich habe den letzten Beitrag von lawrence gelöscht, weil er nicht zum Thema gehörte und nur seinen pseudowissenschaftlichen Unsinn enthielt.

Kirk11 hat ein Anrecht darauf, dass man sich ernsthaft mit seinen Überlegungen beschäftigt, wie es PETER macht.

Deshalb werden weitere pseudowissenschaftlichen Beiträge zukünftig ohne Begründung gelöscht werden.

Hans
 
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Okke_Dillen

Mitglied
Moin,

verfolge das ja hier nach wie vor, es ist einfach ein spannendes Thema!
Traue mich aber kaum noch was zu fragen, seit die Engelsgeduld der Antwortenden (hauptsächlich Peter) durch FakeScienceBeiträge mutwillig strapaziert wird...

...als Honigtöpfe (Gravitationsschwerpunkte) für die bayronische Materie gedient haben, was wesentlich zur schnelleren Strukturbildung beigetragen haben soll. Das ist insofern paradox, als dass die geschätzte heutige Dichte der DM - nun ja - nicht gerade umwerfend ist
es würde aber genügen, die schöne Homogenität (Entropie) aus dem Gleichgewicht zu schubsen und Kondensa.... Aggregationskeime für normale Materie zu bilden. Ist diese Homogenität einmal gestört, erledigt alles weitere die Zeit, bis die Strukturen kollabieren.
So verstehe ich das bisher zumindest. Andererseits, was hat die perfekte Entropie der DM dann gestört? Oder war die perfekte Entropie garnicht so perfekt?

Was mich etwas stutzt, ist die Bezeichnung COLD DM.... wie muß man dieses "kalt" verstehen, wenn der DM eine große Menge kinetischer Energie innewohnen soll?

Grüße
Okke
 

P_E_T_E_R

Mitglied
Was mich etwas stutzt, ist die Bezeichnung COLD DM.... wie muß man dieses "kalt" verstehen, wenn der DM eine große Menge kinetischer Energie innewohnen soll?
Die Bezeichnung Kalt/heiß bzw. cold/hot ist thermodynamisch zu verstehen und charakterisiert die Geschwindigkeit der mutmaßlichen DM-Teilchen. Dafür wird gewöhnlich eine Maxwell-Boltzmann Verteilung oder eine Variante davon angenommen. Der wahrscheinlichste Wert dieser Verteilung wird erreicht für

E_kin = (m/2) v² = kT

also für eine Teilchengeschwindigkeit von

v = Wurzel (2kT/m)

dabei ist T die absolute Temperatur in Kelvin, m die Masse des Teilchens, und k = 1,38 x 10^-23 J/K = 8,62 x 10^-5 eV/K ist die Boltzmann-Konstante.

Z.B. für Stickstoffmoleküle bei Raumtemperatur (300 K) ergibt sich eine wahrscheinlichste Geschwindigkeit von v = 422 m/s.

Ein hypothetisches DM-Teilchen mit einer typischen galaktischen Umlaufgeschwindigkeit von 250 km/s hätte bei einer kinetischen Schwellenenergie von 16 keV im XENON-Detektor eine Masse von

m = 2 E_kin / v² ~ 8,2 x 10^-26 kg ~ 46 GeV

Aber selbst solche galaktischen Geschwindigkeiten von 250 km/s sind im DM-Jargon "kalt".

Hot Dark Matter is a theoretical form of dark matter which consists of particles that travel with ultrarelativistic velocities.
 
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Marty_McFly

Mitglied
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.
Guten Morgen,

ich möchte nochmal meine erstgemeinte Frage wiederholen, da sie aufgrund einer gewissen Person in den Hintergrund geraten ist.

Also nochmal: Kann es sein, dass der Raum mit Quellen und Senken vorimpregniert ist und gewöhnliche Materie eben entlang dieser verläuft und wir deshalb kein DM auffinden können?

Ich bin kein Physiker, sondern nur Maschinenbauer. Als Antwort erhoffe ich mir ein "Hm ... interessant." Wahrscheinlich kommt aber "Totaler Nonsense".
 

Mischa

Mitglied
Also nochmal: Kann es sein, dass der Raum mit Quellen und Senken vorimpregniert ist und gewöhnliche Materie eben entlang dieser verläuft und wir deshalb kein DM auffinden können?
Hi Marty,

du meinst es sind Gravitationspotentiale vorhanden, ohne dass dort DM waere, und in diese ist im Lauf der Zeit die normale, baryonische Materie eingefallen? Laut allg Relativitaetstheorie geht das nicht. So eine Delle ohne irgendetwas drin wuerde sofort beginnen um den Nullzustand (also Raum ohne Kruemmung) zu schwingen, und die gespeicherte Energie in Form von Gravitationswellen abzustrahlen.

Falls solche Unebenheiten vorhandenn waren, sind sie in der Inflationsphase des Universums extrem platt gebuegelt worden, sonst koennte man sich die beobachtete Flachheit des Universums kaum erklaeren. Es ist durchaus moeglich, dass auf sehr grossen Skalen (vergleichbar der Groesse des Universums, noch solche Muster in die Raumzeit eingepraegt sind). Die koennten eine Abweichung vom Kosmologischen Prinzip verursachen, d.h. dass das Universum nicht in alle Richtungen und von allen Standpunkten aus "gleich" aussieht. Das koennte sich zum Beispiel darin bemerkbar machen, dass man in eine Richtung eine andere Hubblekonstante oder beschleunigte Expansion misst als in die andere, oder dass der Mikrowellenhintergrund noch gross-skalige Schwankungen aufweist. Sowas versucht man zu messen (z.B. Planck, oder Euclid), ist aber bisher nicht erfolgreich nachgewiesen worden.

Die DM konnte von Anfang an unter ihrer Eigengravitation durch zufaellige Bewegungen "klumpen" (zwei Teilchen kommen sich nahe, bilden dadurch kurzfristig ein hoeheres Gravitationspotential, das weitere Teilchen beeinflusst). Daher war zum Zeitpunkt der Rekombination (ca 400000 Jahre nach dem Urknall, als das Universum kalt genug war, um Atome zu bilden) bereits deutliche Gravitationspotentiale vorhanden, in die normale baryonische Materie einfallen konnte. Das geht nur, weil DM nicht mit Licht wechselwirkt.

Die Elektronen und Protonen, freie Ladungen also, wechselwirken sehr stark mit Photonen. Solange die Elektronen nicht gebunden waren, koennen sie keine Gravitationstoepfe bilden, weil der Strahlungsdruck bei weitem ueberwiegt und sofort alles wieder auseinandertreibt. Erst als das Universum genug abgekuehlt war und sich Atome bilden konnten, begannen die Photonen ungehindert sich auszubreiten (das Universum wurde durchsichtig), und normale Materie konnte in die DM Toepfe fallen. Die Photonen sieht man heute als Mikrowellenhintergrund, und die Temperaturschwankungen darin sind ein direktes Abbild der DM Unebenheiten zur Zeit der Rekombination. Die Schwankungen passen auch sehr gut zu einer zufaelligen Orts- und Geschwindigkeitsverteilung der DM Teilchen zu Beginn des Universums. Abweichungen davon (sog. "non-Gaussianities" in den Anfangsbedingungen) koennte man im Mikrowellenhintergrund und spaeter in der Galaxienverteilung nachweisen. Letzteres wird zum Beispiel Euclid versuchen (Start 2022).

Ohne DM waeren die Dichteschwankungen in der baryonischen Materie zur Zeit der Rekombination so klein gewesen, dass es heute keine einzige Galaxie, geschweige denn Sterne, geben wuerde.

mischa
 

Marty_McFly

Mitglied
Ein marty sagt ...

Nee Spaß beiseite.. :LOL:

Besten Dank für die ausführliche Antwort! Ich wünschte ich würde auch die mathematischen und physikalischen Hintergründe kennen und verstehen. Ob man sich das Selbststudium halbwegs beibringen kann?! Ein Studium kann das natürlich nicht ersetzen. Ich lese hier aber echt gerne mit.
 

Emmisionsnebel

Mitglied
Puh, Glück gehabt :LOL:
Zwei von der Sorte reichen mir vollkommen...

Ich find das übrigens echt richtig toll, wie es hier einige gibt, Mischa und Peter zum Beispiel, aber das sind ja noch lang nicht alle, die sich hier immer die Arbeit machen und ausführlich auf die gestellten Fragen antworten. Vielen Dank dafür!

Viele Grüße
Kalle
 

Mischa

Mitglied
Besten Dank für die ausführliche Antwort! Ich wünschte ich würde auch die mathematischen und physikalischen Hintergründe kennen und verstehen. Ob man sich das Selbststudium halbwegs beibringen kann?!
Selbst wenn dir der Formalismus zu hoch ist, kann ich dir dieses Buch von meinem ehem. Prof empfehlen. Ging aus seinen Vorlesungsskripten hervor, und eignet sich auch sehr gut zum Sebststudium. Und nein, ich bekomme keine Provision ;-)

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mischa
 

kirk11

Mitglied
Der langen Liste an Kandidaten für DM möchte ich Spiegelmaterie hinzufügen.




 
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