Dunkle Materie, dunkle Energie: Real?

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Ich würde trotzdem gerne in Erfahrung bringen, wie man denn die Gesamtmasse der leuchtenden also der "normalen" Materie bestimmt, was ja zwingend notwendig ist, wenn man berechnen will ob diese ausreicht um die Umlaufgeschwindigkeit der äußeren Sterne in Galaxien zu erklären.
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Man muß nicht einmal den genauen Betrag wissen, sondern nur die Verteilung. Daraus ergibt sich eine Abhängigkeit der Umlaufgeschwindigkeit um das Zentrum vom Abstand. Trägt man diese theoretische Geschwindigkeit in ein Diagramm ein und dazu die tatsächlich gemessenen Radialgeschwindigkeit stellt man eine nicht zu übersehende Differenz fest. Daraus ergibt sich, daß da Masse sein muß, die gleichmässig verteilt ist und nicht wie die Sterne zum Zentrum immer dichter wird. Weil die gemessene Geschwindigkeitsverteilung eben nur dadurch erklärbar ist. (Die weiter außen gemessen Geschwindigkeiten sind zu groß) Deshalb sind MACHOs auch nicht als Erklärung tauglich, da deren Dichte wegen der zum Zentrum zunehmenden Sterndichte (aus denen sie ja mutmaßlich hervorgegangen sind) dahingehend auch zunehmen müsste. Was diese dunkle Materie ist, wird dadurch nicht erklärt, nur daß sie eben da sein muß. Näheres wurde weiter oben ja schon dargelegt.

Gruß

ullrich

Ich glaube ich kann dir bei deiner Erklärung gut folgen. Danke dafür.
Wenn diese Masse von der du sprichst gleichmäßig verteilt sein muss, verstehe ich nur nicht ganz wie dies möglich sein kann, denn sie müsste doch auf Grund der Gravitation der Galaxie doch auch zum Zentrum hin zunehmen oder habe ich da einen Denkfehler?
Wie dem auch sei, ich überlasse die Klärung dieser schwierigen Fragen lieber den Profis und lasse mich von ihren Ergebnissen faszinieren

CS Enrico

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Wenn diese Masse von der du sprichst gleichmäßig verteilt sein muss, verstehe ich nur nicht ganz wie dies möglich sein kann, denn sie müsste doch auf Grund der Gravitation der Galaxie doch auch zum Zentrum hin zunehmen oder habe ich da einen Denkfehler?
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Wenn sie 'normal' wechselwirken, also durch Reibung, Strahlung oder sonst wie mit anderer Materie reagieren würde, dann müsste die Dichte ebenso zum Zentrum hin zunehmen wie die Sterndichte. Und da sie eben das _nicht_ tut, ist der Hinweis auf schwach oder garnicht wechselwirkende Materie in Form z.B. exotischer Teilchen wie WIMPs (siehe 1. Seite) gegeben. Jedenfalls ist es nicht die baryonische Materie, die wir hier auf der Erde kennen. Also die Elemente des Periodensystems in neutraler oder ionisierter Form, elementar oder gebunden.

Das leuchtet ein, aber wenn auch nur sehr schwach, muss sie doch irgendeine Form von Wechselwirkung mit baryonischer Materie haben, sonst könnte sie wohl schlecht die Radialgeschwindigkeiten der äußeren Sterne in den Galaxien beeinflussen. Bloße Anwesenheit ohne jegliche Wechselwirkung ist doch theoretisch irgendwie das gleiche wie Abwesenheit.

Gruß Enrico

enrico,
um die Masse der baryonischen Materie (sprich der "normalen" Materie in Sternen und Gas) abzuschätzen, bedient man sich indirekter Verfahren. Es gibt einen Zusammenhang aus Leuchtkraft und Masse. Die Leuchtkraft nimmt allerdings mit der Entfernung ab. Also muss man auch die Entfernung beurteilen. Dies geschieht mit sog. Standardkerzen, also Sternen und anderen Erscheinungen, deren Helligkeit recht eindeutig immer gleich sind. Weiter weg kann man auch die Fluchtgeschwindigkeit und die daraus resultierende Spektralverschiebung (Rotverschiebung) als Maß nehmen.

Beim Ableiten der Masse aus der Leuchtkraft einer Galaxie hat man diverse Annahmen. Eine ist z.B. eine Verteilung von großen und kleinen Sternen (nach dem Motto: große Sterne entstehen seltener, leben deutlich kürzer sind also um den Faktor x seltener. Dafür aber um den Faktor y heller usw.

Gas macht da mehr Probleme, denn es ist kalt, leuchtet vielleicht nur im Radiobereich oder Infrarotbereich. Da klassifiziert man zuerst Galaxien (spiralförmig, elliptisch) und macht mehr eine grobe Schätzung.

Wie gesagt, der Unsicherheitsfaktor ist groß. Selbst, wenn man sich um den Faktor 2 verschätzt, gäbe es eine Diskrepanz, denn der Anteil der Dunklen Materie ist ja größer im Vergleich zur baryonischen Materie. Interessanter ist aber die Massenverteilung in der Galaxis und die Rotationsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Abstand zum Galaxienzentrum. Die müsste bei rein baryonischer Masse nach Außen abnehmen, nur wenn sie in einer viel größeren Wolke aus Dunkler Materie eingebettet sind, erklärt sich die hohe Rotationsgeschwindigkeit am Galaxienrand.

Insgesamt ist die Forschung zum Aufbau von Galaxien aber noch lange nicht abgeschlossen. Da wird es noch viel zu entdecken geben.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Wenn diese Masse von der du sprichst gleichmäßig verteilt sein muss, verstehe ich nur nicht ganz wie dies möglich sein kann<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Für Materie, die nur gravitativ wechselwirkt gibt es eine Verteilung, die zur Mitte stetig zunimmt. Bestes Beispiel sind die Kugelsternhaufen wie M13. Das kann man auch prima am Rechner simulieren. Es gibt auch Reibung, im Sinne von Impulsaustausch. Die beruht aber auf wechselseitige gravitative Beinflussung. Da die Teilchen statistisch eine durchschnittliche Geschwindigkeit haben, kann man ihnen sogar eine Temperatur zusprechen (Temperatur im Sinne von Teilchenbewegung). Aber Reibung und Temperatur im klassischen Sinne (durch Stoßprozesse auf atomarer, molekulare Ebene) ist das nicht, denn dazu bräuchte man die Elektromagnetische Kraft. Diese könnte zudem Reibungswärme in Form von Strahlung (Umwandlung von Materie in Strahlung bzw. der aus dem Zusammenziehen frei werdenden Gravitationsenergie) recht effizient abführen. Ohne dieses "Abführen" erhöht sich die Temperatur (indirekt damit die Teilchengeschwindigkeit) und damit der Druck, der ein Zusammenziehen bzw. eine Konzentrierung auf eine rotierende Scheibe (ergibt sich wegen der Drehimpulserhaltung) bzw. auf ein Zentrum verhindert.

Wechselwirkung DM - Baryonische Materie: Die ist gravitativ. Mehr weiß man noch nicht.

Ich danke dir vielmals für deine Zeit und Energie!
Damit kann ich mich nun zufrieden geben.
Nur eine Frage habe ich noch.
Du hast scheinbar ziemlich viel Wissen über dieses Thema.
Machst du das beruflich? Ist nur reine Neugier

Liebe Grüße,

Enrico

Ein paar Ergänzungen:

Ich denke, es ist noch nicht ganz klar rausgekommen, dass die Dichte der Dunklen Materie nach innen hin drastisch zunimmt. Sie ist keineswegs gleichmäßig verteilt - aber doch weiter hinaus und in einem kugelförmigeren Bereich vorhanden als leuchtende Materie.Die richtig auffälligen Effekte hat man außerhalb der leuchtenden Scheibe, wo die Galaxie eigentlich schon als konstante Punktmasse behandelt werden dürfte, die Umlaufgeschwindigkeiten aber eindeutig weiter steigende Masse anzeigen.

Die leuchtende Materie selbst ist auch nur ein Bruchteil der normalen, "baryonischen" Materie. Das meiste liegt als Gas vor, dessen Masse man spektroskopisch oft gut messen kann. Stichwort "Süulendichte" oder "column density". In kollidierenden Galaxienhaufen z.B. fällt erst anhand des (nicht wirklich leuchtenden) Gases auf, dass die Materieverteilung nicht mit dessen Dichte übereinstimmt. Hier folgt die Verteilung der DM grob der der leuchtenden Materie.

Blende,
alles, was der Artikel sagt, ist, dass die "beschleunigte Expansion" durch Beobachtungen nicht mit 5-Sigma (also mit 99,9999%) bestätigt sei, sondern nur mit 3 Sigma (sprich mit 99,7%). Es gäbe also eine 0,3% Wahrscheinlichkeit, dass die Expansion sich nicht beschleunigt und dass die Physik deshalb mit der Dunklen Energie ein Phantom jagt. Nun ... einzige Schlussfolgerung daraus ist doch ... man braucht mehr Daten und muss weiter forschen.