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 Röntgenlicht als Hinweis auf Dunkle Materie
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Caro
Astrophysikerin

Deutschland
5812 Beiträge

Erstellt am: 10.02.2018 :  06:50:56 Uhr  Profil anzeigen  Besuche Caro's Homepage  Antwort mit Zitat
Physiker schlagen neue Theorie für die Dunkle Materie vor / Ausgangspunkt ist die Beobachtung ungewöhnlicher Röntgenstrahlung von Galaxien

Die Dunkle Materie gibt immer mehr Rätsel auf. Weltweit suchen Physiker seit Jahrzehnten nach diesen Materieteilchen, die kein Licht aussenden und für unser Auge daher unsichtbar sind. Ihr Vorhandensein wurde in den 1930er Jahren postuliert, um astronomische Beobachtungen zu erklären. Während sichtbare Materie wie die, aus der die Sterne oder auch die Erde bestehen, nur etwa fünf Prozent des Universums ausmachen, müsste der Anteil Dunkler Materie den Schätzungen zufolge bei 23 Prozent liegen – aber bis heute gibt es trotz intensiver Suche keinerlei Anzeichen, um welche Teilchen es sich dabei handeln könnte. Wissenschaftler der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) haben nun einen Vorschlag unterbreitet, um die mysteriösen Partikel an einer ganz anderen Stelle zu suchen als bisher. Geeignete Kandidaten wären demnach keine sehr schweren Teilchen, wie bislang oft vermutet, sondern im Gegenteil extrem leichte Teilchen – fast hundert Mal leichter als ein Elektron.

Die Existenz Dunkler Materie wird vorwiegend damit begründet, dass die Rotation von Sternen um das Zentrum ihrer Galaxie ansonsten nicht wie beobachtet erfolgen könnte. Einer der besonders favorisierten Kandidaten für Dunkle Materie ist das WIMP oder "Weakly Interacting Massive Particle", nach dem zum Beispiel im italienischen Untergrundlabor Gran Sasso gesucht wird. Aber neuere Publikationen aus der Astroteilchenphysik stellen die WIMPs zunehmend in Frage. "Auch wir sehen uns momentan verstärkt nach Alternativen um", erklärt Prof. Dr. Joachim Kopp von der JGU.

Der Physiker ist mit seinen Kollegen Vedran Brdar, Jia Liu und Xiao-Ping Wang einer Beobachtung nachgegangen, die 2014 von unabhängigen Gruppen berichtet wurde: Am Himmel zeigte sich an verschiedenen Stellen eine bisher unbekannte Spektrallinie im Röntgenbereich bei einer Energie von 3,5 Kiloelektronenvolt (keV). Diese ungewöhnliche Röntgenstrahlung von Galaxien und Galaxienhaufen könnte ein Hinweis auf Dunkle Materie sein. Dieser Zusammenhang ist an sich nicht neu, denn es wurde früher schon in Erwägung gezogen, dass Dunkle Materie zerfällt und dabei Röntgenstrahlung aussendet. Die Gruppe um Joachim Kopp am Mainzer Exzellenzcluster "Precision Physics, Fundamental Interactions and Structure of Matter" (PRISMA) verfolgt jedoch einen anderen Ansatz.


Röntgenaufnahme des ca. 240 Mio. Lichtjahre entfernten Perseus-Haufens: Von Galaxien und Galaxienhaufen ausgesendete Röntgenstrahlung gibt Astrophysikern zahlreiche Rätsel auf und könnte insb. Hinweise auf die mysteriöse Dunkle Materie liefern. Bild: NASA/CXC/SAO/E.Bulbul, et al.

Anstelle von Zerfall haben die Wissenschaftler ein Szenario durchgerechnet, bei dem zwei Dunkle-Materie-Teilchen aufeinandertreffen und miteinander zerstrahlen, ein Prozess, der als Annihilation bezeichnet wird und beispielsweise auch beim Zusammentreffen eines Elektrons mit seinem Antiteilchen, dem Positron, stattfindet. "Früher ist man davon ausgegangen, dass Paarvernichtung bei derart leichter Dunkler Materie nicht beobachtbar ist", erklärt Kopp. "Wir haben unser neues Modell berechnet und mit experimentellen Daten verglichen, es passt alles viel besser zusammen als in älteren Modellen."

Dunkle-Materie-Teilchen wären demnach Fermionen mit einer Masse von nur wenigen Kiloelektronenvolt, häufig auch als "sterile Neutrinos" bezeichnet. Ein solches leichtes Teilchen gilt eigentlich als problematisch, weil es die Entstehung von Galaxien nicht hinreichend erklärt. "Diese Bedenken können wir ausräumen", so Kopp. "Unser Modell hat einen eleganten Ausweg gefunden." Entscheidend ist zudem die Annahme, dass die Annihilation der Dunklen Materie ein zweistufiger Prozess ist: Es wird zunächst ein Zwischenzustand gebildet, der dann seinerseits in die beobachtete Röntgenstrahlung zerstrahlt. "Wir zeigen in unseren Berechnungen, dass sich die resultierende Röntgensignatur sehr gut mit den Beobachtungen deckt und damit eine neuartige Erklärung dafür bietet", so Kopp.

Darüber hinaus ist das neue Modell so allgemein, dass es auch dann einen interessanten Ansatz für die Suche nach Dunkler Materie liefern würde, falls die 2014 entdeckte Spektrallinie andere Ursachen hat. Theoretische und experimentelle Physiker der JGU arbeiten aktuell an dem vorgeschlagenen ESA-Projekt e-ASTROGAM mit, das astrophysikalische Röntgenstrahlung mit bisher unerreichter Genauigkeit untersuchen könnte.

Weitere Infos auf den Seiten der Uni Mainz unter http://www.uni-mainz.de/presse/aktuell/4073_DEU_HTML.php

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Kriegerdaemon
Meister im Astrotreff

Deutschland
445 Beiträge

Erstellt  am: 11.02.2018 :  22:48:49 Uhr  Profil anzeigen  Sende Kriegerdaemon eine ICQ Message  Antwort mit Zitat
Hm...
Was mich an dieser Art von Theorie immer stört ist, dass sie sicher auch für einen Wert von 4,5 oder 5 keV eine einleuchtende Erklärung für dessen Entstehung gefunden hätten.
Einfach so lange rechnen, bis das Ergebnis stimmt...

Wie zahlreich sind die Dinge doch,
derer ich nicht bedarf!
(Sokrates, beim Anblick der Waren auf dem Athener Markt)

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darksiteseeker
Meister im Astrotreff

Deutschland
330 Beiträge

Erstellt  am: 14.02.2018 :  20:32:46 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Zusammen,

bei allem Respekt - die Bildunterschrift leuchtet mir nicht ein, ganz unabhängig von der Wellenlänge. Das gezeigte Objekt ist aber klasse.

Beste Grüße

Dietmar

oolways wook on the daaak side of sky !

http://darksitefinder.com/maps/world.html

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Caro
Astrophysikerin

Deutschland
5812 Beiträge

Erstellt  am: 14.02.2018 :  22:06:41 Uhr  Profil anzeigen  Besuche Caro's Homepage  Antwort mit Zitat
Hallo Dietmar,

also ich find ja, das gezeigte Objekt macht im sichtbaren Licht auch was her
http://hubblesite.org/image/2375/news_release/2008-28

Viele Grüße
Caro

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optikus64
Meister im Astrotreff

Deutschland
815 Beiträge

Erstellt  am: 15.02.2018 :  08:56:56 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Caro,

hat das Objekt einen Katalognamen?

LG
Jörg

... to boldly go where no man has gone before ...

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Atlas
Meister im Astrotreff

Deutschland
329 Beiträge

Erstellt  am: 15.02.2018 :  15:11:50 Uhr  Profil anzeigen  Besuche Atlas's Homepage  Antwort mit Zitat
Hallo Jörg,

das in der Mitte ist NGC 1275A, eine Hauptgalaxie des Perseus Galaxienhaufens. Wenn Norden oben ist und Osten links, dann ist das schwache Pünktchen auf ca. 10 Uhr die Galaxie NGC 1279. Der Bildausschnitt ist also ziemlich klein.

25" f4 Selbstbaudobson, Argo Navis, ServoCat
Meine Astronomie Website: Blick ins All

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darksiteseeker
Meister im Astrotreff

Deutschland
330 Beiträge

Erstellt  am: 20.02.2018 :  07:55:58 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Caro,

der Unterschied zwischen der Röntgenaufnahme und der im sichtbaren Licht ist ja gewaltig, aber so versteht man viel besser was man da vor sich hat.

Beste Grüße

Dietmar

oolways wook on the daaak side of sky !

http://darksitefinder.com/maps/world.html

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optikus64
Meister im Astrotreff

Deutschland
815 Beiträge

Erstellt  am: 20.02.2018 :  09:23:44 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Moin,

der Vergleich ist wirklich heftig. Wenn man sich die Röntgenaufnahme ansieht muss es da ja ziemlich zugehen. Spannende Sache, man darf gespannt sein wie es damit weiter geht.

Jörg

... to boldly go where no man has gone before ...

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Atlas
Meister im Astrotreff

Deutschland
329 Beiträge

Erstellt  am: 20.02.2018 :  18:39:12 Uhr  Profil anzeigen  Besuche Atlas's Homepage  Antwort mit Zitat
Hallo,

das Bild ist wirklich interessant. Aber ist das nicht im Grunde das alte Chandra Foto von 2005? Jedenfalls ist die Realität hinter den schönen Bildern wie so oft, so auch hier eher nüchtern. Diese fragliche 3,5 keV Emissionslinie ist so schwach, daß gar nicht klar ist, ob es sie wirklich gibt. Und falls es sie gibt, könnte sie auch zu einer direkt daneben liegenden Argon Linie gehören. Daß sie nicht von irgendwelchen Atomen, sondern von dunkler Materie verursacht wird - sei es durch Zerfall extrem leichter DM Teilchen, wie Bulbul 2014 meinte, sei es durch paarweise Annihilation solcher Teilchen, wie Kopp jetzt meint - ist natürlich bloße Spekulation. Denn wir wissen ja nicht einmal, ob es derartige (oder andere) DM Teilchen überhaupt gibt. Auf dem Foto, das im Bereich von 0,2-10 keV aufgenommen wurde, ist von der 3,5 keV Linie selbstverständlich nichts zu sehen.

Viele Grüße
Johannes

25" f4 Selbstbaudobson, Argo Navis, ServoCat
Meine Astronomie Website: Blick ins All

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blende8
Mitglied im Astrotreff


25 Beiträge

Erstellt  am: 20.02.2018 :  18:45:04 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
In Spektrum d. Wiss. stand letztes Jahr auch etwas von einer Frequenz, die sie erst der dunklen Materie angedichtet haben, dann aber rausfanden, dass es doch irgendein Schwefelion ist, wenn ich mich richtig erinnere.

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AS-Fan
Altmeister im Astrotreff

Deutschland
2955 Beiträge

Erstellt  am: 20.02.2018 :  19:06:36 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
"die sie angedichtet" haben, ist aber ne unqualifizierte Formulierung! Die Wissenschaftler können sich natürlich irren, das liegt in der Natur der Dinge, in dem Fall der komplexen Welt der Naturwissenschaft, aber "Andichten" ist doch sehr abfällig!

Gruß Armin

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blende8
Mitglied im Astrotreff


25 Beiträge

Erstellt  am: 20.02.2018 :  19:21:00 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Ja, hast recht, nehm ich zurück.

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AS-Fan
Altmeister im Astrotreff

Deutschland
2955 Beiträge

Erstellt  am: 20.02.2018 :  19:24:28 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Okay

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