Materie zwischen Galaxien

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: jonny</i>
<br />Hallo,
ich habe mich gefragt, ob es zwischen den Galaxien Materie gibt?
Wenn ja, warum?
Müsste nicht alle Materie im Universum zu Gravtiationszentren streben?

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wiki sagt:

unter "void": Als Voids bezeichnet man in der Astronomie die riesigen Leerräume zwischen den größeren Strukturen des Universums. Da die mittlere Materiedichte des Universums im Bereich von nur 10-27 kg/m3 liegt und die Dichte von Galaxien weitaus größer ist, muss es natürlich Orte geben, an denen beinahe keine Materie mehr existiert. Im großen und ganzen ist das Universum daher in seiner Struktur mit einer Art Schwamm vergleichbar der durch die Filamente und dazwischenliegenden Lücken (Voids/Hohlräume) gebildet wird.

unter "dunkler materie": Die Analyse der Umlaufgeschwindigkeiten von Sternen in Spiralgalaxien durch Vera Rubin seit 1960 zeigte erneut die Problematik auf: Die Umlaufgeschwindigkeit der Sterne müsste mit zunehmenden Abstand zum Galaxiezentrum viel niedriger sein, als sie tatsächlich ist. Seitdem wurde die dunkle Materie ernstgenommen und aufgrund detaillierter Beobachtungen in fast allen großen astronomischen Systemen vermutet.

Mit der Durchführung von großräumigen Durchmusterungen von Galaxienhaufen und Galaxiensuperhaufen wurde zusätzlich deutlich, dass diese Konzentration an Materie nicht allein durch die sichtbare Materie bewerkstelligt werden konnte, da diese einfach zu wenig war, um durch Gravitation die Dichtekontraste zu erzeugen. So hatte man einen weiteren Hinweis auf zusätzliche, nichtleuchtende Materie.

bis hierher wars wiki.

d.h. es gibt intergalaktische bereich die extrem wenig materie beinhalten. deine zweite frage wird also genau umgekehrt gestellt. die materie ist stärker in strukturen wie galaxien, -haufen, usw gebunden als die gravitationskräfte der geschätzten massen erklären können, daher die dunkle materie.

inhaltliche beschwerden zu dieser esoterischen welterklärung bitte direkt an wikipedia...

mark,

Mal ein ganz einfaches Gedankenspiel:
Nimm ein ideales (d.h. reibungsfreies) Pendel (Kugel an einer Schnur) und lass es schwingen.
Eigentlich strebt es dem Nullpunkt entgegen (wegen der Schwerkraft). Es wird aber durch seinen Schwung immer wieder herausgetragen.
Fazit: Solange die Materie nicht so dicht ist, daß sie durch Reibung oder wirkungsähnlicher Effekte abgebremst wird, kann sie sich nicht zusammenziehen. Je mehr Materie sich zusammengezogen hat (in Galaxien), desto länger kann der Rest darum herumpendeln.
Gruß Kalle
PS: Die Wirklichkeit ist natürlich viel komplizierter. Dazu müssten wir erst einmal sämtliche Erscheinungsformen der Materie kennen.

Wenn man sich über die Materie zwischen den Galaxien fragt, gibt es grundsätzlich zwei Begriffe die einem bekannt werden sollten. Das eine ist das sogenannte "intracluster medium" und das andere das "intergalactic medium".

Mit intracluster medium wird ein Gas gemeint (hauptsächlich ionisierter Wasserstoff, aber auch Helium und Metalle) das sich innerhalb von Galaxienclustern befindet (gravitatorisch gebunden). Dieses Gas hat einen Temperatur von ca. 10^7 K, eine Dichte von 10^-4 Atome per cc. und eine Masse von ein paar Mal bis sechs Mal die Masse der sichtbaren Materie in den Galaxien. Dieses Gas bildet eine riesige Kugel um die clustern, bis einige Mpc im Radius, und strahlt Röntgenstrahlung (x-ray clusters).

Mit intergalactic medium wird hauptsächlich gemeint alles was ausserhalb der Galaxien zu finden ist aber nicht intracluster medium ist. Im "lokalen" Universum (Rotverschiebung z &lt; 2, bis zu 3 Milliarden Jahren vor dem Urknall) ist diese Materie in gewaltige Gaswolken zu finden, die seinerseits Filamente bilden. Dieses Gas hat eine etwas niedrigere Temperatur (10^6 K) und wird Warm Hot Intergalactic Medium (WHIM) genannt. Ausserhalb der Filamente gibt es die voids, wo kaum etwas zu finden ist (die aber auch nicht ganz leer sind).

Weiter als z &gt; 2, gibt es erstmal die cluster nicht (abgesehen von Einzelfälle) und daher auch kein intracluster medium. Das intergalactic medium sieht aber auch etwas anders aus. Und zwar gibt es die warme Phase nicht mehr, aber es sind sehr viele kalte Gaswolken zu finden die teilweise auch Filamente bilden. Diese werden "Lyman-alpha clouds" genannt, da sie aus neutralem Wasserstoff bestehen das auf das Licht der weit entfernten Quasaren Lyman-alpha Linien verursacht.

Die Gründe dieser Verteilung. Nach der Entkopplung von Materie und Strahlung (z ~ 1000) ist das Universum beinahe homogen. Baryonische Materie (über der damaligen Jeans Masse) fällt in den Potentialtälern der dunklen Materie und startet eine hierarchische Strukturbildung (da es sehr viele kleine Potentialtälern der dunklen Materie gibt). Diese Strukturbildung führ irgendwann mal zu den Galaxien, ist aber nicht 100% effizient da es sich grundsätzlich um ein Prozess handelt das durch Kollissionen (sog. "mergers") und feedback aus der späteren Sternentstehung (stellare Winde, supernovae) seht stark beinflusst wird.

wiki sagt:

Die Inflations-Hypothese erklärt darüber hinaus die Dichtefluktuationen, aus denen die Galaxien und Galaxienhaufen hervorgegangen sind, als Folge von Quantenfluktuationen des Inflatonfeldes. Die extreme Expansion vergrößerte diese Fluktuationen auf entsprechend makroskopische Größe, was eine Standard-Expansion nicht in ausreichendem Maße hätte leisten können.

wiki ende.

daraus liese sich folgern, dass die materieverteilung im raum ein "überbleibsel" von quanteneffekten ist und überhaupt nicht auf die gravitationswirkung zurückgeführt wird. soweit mir bekannt ist reicht das alter des universums im standardmodell der entstehung auch nicht aus um durch gravitationswirkung alleine in der zur verfügung stehenden zeit die vorgefundenen strukturen zu erzeugen.
was wohl einer der gründe für die einführung der inflationären phase ist.

darüber hinaus kann man sowieso geteilter meinung darüber sein wiviel sinn es hat dem universum in seiner gesamtheit eine "gleiche" zeit zu zuschreiben wie man das zum beispiel mit sich selber macht. also, händen und füssen kann man durchaus sinnvoll eine gemeinsame lebenszeit zuschreiben. dem einen und dem anderen ende des universums nicht unbedingt.

gruss

mark

Hi Mark,
wir wissen also, dass wir nichts wissen
Vielleicht auch ein bischen mehr als nichts.
Gruß Kalle

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Kalle66</i>
<br />Hi Mark,
wir wissen also, dass wir nichts wissen
Vielleicht auch ein bischen mehr als nichts.
Gruß Kalle
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lieber kalle

ich weiss nicht auf was du hinauswillst.

mark

Hallo mark,
Du schreibst ja selbst von der
"...Inflations-Hypothese", wenig später von "... daraus liese sich folgern, dass die materieverteilung im raum ein "überbleibsel" von quanteneffekten ist und überhaupt nicht auf die gravitationswirkung zurückgeführt wird" oder "...geteilter Meinung sein".
Mit anderen Worten: Kein Wissen sondern Vermutungen, Widersprüche, unterschiedliche Meinungen

Die kosmologischen Modelle mögen ja interessant sein, sind aber weit davon entfernt, den Aufbau des Universums wirklich zu erklären. Wir kennen nicht einmal alle Erscheinungsformen der Materie. Bspw. hatten
noch vor 15 Jahren konservative Astrophysiker den Kopf geschüttelt, wenn jemand behauptet hätte, das massive Schwarze Löcher im Zentrum einer jeden Galaxie notwendig sind.
Gruß Kalle

lieber kalle,
dann ist das wohl ein missverständnis, deshalb hab ich nachgefragt tut mir leid wenn ich meinen standpunkt nicht klar dargelegt habe:
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
Du schreibst ja selbst von der
"...Inflations-Hypothese", wenig später von "... daraus liese sich folgern, dass die materieverteilung im raum ein "überbleibsel" von quanteneffekten ist und überhaupt nicht auf die gravitationswirkung zurückgeführt wird" oder "...geteilter Meinung sein".
Mit anderen Worten: Kein Wissen sondern Vermutungen, Widersprüche, unterschiedliche Meinungen
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die "inflations-hypothese" ist zitiert aus wiki. insoweit hab ich mir das nicht zu eigen gemacht. weder so noch so.
den schluss aus dem zitat habe ich dann tatsächlich versucht zu ziehen unter dem vorbehalt der richtigkeit der aussage des wikizitats. die "geteilte meinung"-bemerkung entspringt nun tatsächlich einem unbehagen meinerseits gegenüber kosmologischen modellen im allgemeinen.
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
Die kosmologischen Modelle mögen ja interessant sein, sind aber weit davon entfernt, den Aufbau des Universums wirklich zu erklären. Wir kennen nicht einmal alle Erscheinungsformen der Materie. Bspw. hatten
noch vor 15 Jahren konservative Astrophysiker den Kopf geschüttelt, wenn jemand behauptet hätte, das massive Schwarze Löcher im Zentrum einer jeden Galaxie notwendig sind.
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kosmologische modelle wie das standardmodell beruhen ja auf plausiblen überlegungen. zum beispiel der überlegung dass gleichungen der art dazu geeignet sind beobachtete astronomische phänomene zu beschreiben. insofern weiss man schon "was" und nicht "nichts". mein problem fängt dann an wenn aus der mathematischen beschreibung ein anschauliches modell werden soll. die übertragung aus mathematischen formalismen in physikalische realitäten geschieht ja nach erfahrung. mit dem kosmos hat aber niemand erfahrung. auch wenn man eine variable für einen dreidimensionalen raum findet die sich mit der zeit verändert fragt sich doch wirklich ob denn ein sich ausdehnender erfahrungsraum tatsächlich die richtige interpretation dessen ist. also inwiefern dieser beschreibung eine physikalische realität beigemessen werden kann, sollte, muss...das ist ja keinesfalls ausgemacht und da kann man tatsächlich geteilter meinung sein. auch wenn die rotverschiebung der galaxien damit richtig beschrieben wird heisst das noch lange nicht dass sich da "wirklich" der raum ausdehnt. man kann nicht jedem fetzten in einer korrekten mathematischen beschreibung notwendigerweise eine sinnvolle physikalische realität zuweisen.
das ist ja der ganze witz an der sache sonst könnte man sich den ganzen mathezauber ja sparen.
ich kann nicht so ganz verstehen warum bei kosmologischen beschreibungen so viel wert auf anschaulichkeit gelegt wird. der kosmos muss überhaupt nicht anschaulich funktionieren. sonst könnte man sich auch die art sparen. will mir doch niemand erzählen das wär anschaulich. in der quantenphysik hat man sich auch schwer getan mit dem schritt loszulassen von anschaulichen erklärungen der mathematisch korrekt beschriebenen vorgänge. eine schrödingerwelle besitzt keine physikalische realität. ich kann nicht sehen warum ich einem expandierenden raum eine solche einräumen sollte.
DAS hab ich gemeint. nicht das wir nichts wissen. nur dass man sich vor welterklärern in acht nehmen muss.

gruss, sonntäglich

mark

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: jonny</i>
<br />Aber warum wurde im frühen Universum, als sehr kleine lokale Dichteschwankungen die Materie zusammenballte, nicht alles zu diesen Gebieten mit stärkerer Gravitation gezogen?
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Weil es nicht nur um die Gravitation geht. Die hierarchische Strukturbildung (sobald der Kollaps der baryonische Materie startet, nach z &lt; 1000) beruht auf Akretion und Kollisionen. Wenn zwei sich bildende materie-Scheiben kollidieren, dann führt dieser Vorgang dazu daß Materie ausgeworfen wird. Das kannst du bei den derzeitigen Beispielen von Galaxienkollisionen sehen: es gibt fast immer "tidal tails" wo Materie ins All verlogen geht (z.B. die Antennen-Galaxie). Dazu kommt noch, und sogar als sehr wichtiger Faktor, die Sternenstehung, die stark auf die sich bildende galaktische Scheiben einen Einfluss hat (Galaktische Winde, usw.). Im letztem Post habe ich es erwähnt, wohl aber zu knapp. Ich hoffe das war jetzt verständlicher.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: jonny</i>
<br />Ist es nicht so, dass eine Theorie, egal welcher Art, ob in mathematischer Form oder als Physikalische Idee schon eine veranschaulichung ist?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
hm, nicht wirklich aber es schliesst sich nicht unbedingt gegenseitig aus. mathematik ist ja nun nicht eigentlich anschaulich. ich will nicht behaupten dass abstrakte zusammenhänge nicht auch in übertrgenem sinne anschaulich sein können. die beiden fundamentaltheorien der physik, relativitätstheorie und quantentheorie sind aber wirklich jenseitig jeder anschaulichkeit. raumzeit ist einfach nicht vorzustellen, niemand stellt sich ereignisse in der raumzeit vor, betrachtet diese und kommt dann zu schlüssen für den normalen erfahrungsraum. das geht einfach nicht, man muss sich eines "blinden" formalismuses quasi als führer durch die modellwelt bedienen. nichtlokale phänomene in der quantentheorie sind zwar mit dem formalismus "erschlagbar" aber nicht anschaulich.
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
Eine Theorie ist doch ein Modell, mit dessen Hilfe man die Wirklichkeit zu verstehen versucht.
Allerdings darf amn, da gebe ich die Teilweise recht, es sich nicht zu einfach machen.
Aber warum sollte man z.B. in der Elektrochemie mit einem von Qnatenphysik geprägtem Atommodell arbeiten, wenn man mit dem Ernergiestufen(Schalen)-Modell doch auch die (meisten) Verbindungen erklären kann?
Aber das alles bleibt immer nur eine Theorie, ein Modell. Wenn es die Wirklichkeit nach unseren Beobachtungen gut beschreibt, so wird es praktisch verwendet.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
richtig, das richtige modell für die problemstellung ist die halbe miete. mann muss nicht mit kanonen nach spatzen schiessen. sinnvolle zum zielführende vereinfachung sind nicht nur erlaubt sondern unumgänglich. man spricht nicht umsonst vom reduktionismus.
zur genauen def von theorie und modell einfach googeln oder wiki konsultieren. die wissen ja zu allem was [:)]

gruss
mark

abhandlungen dieser themen füllen bibliotheken. zur einigung über das was wirklichkeit ist muss man schon gleich wieder sprache verwenden die syntax und semantik enthält. und einen bezug zur realität haben muss...das heist zu etwas schon in definierter beziehung stehen soll das durch sie erst definiert wird...tricky. interessante wege zur "erkenntnis"vermittlung geht da der zen budddhismus, doch das führt hier zu weit...
jedenfalls kann man sagen dass das wirkliche and der wirklichkeit im gegensatz zu ihren beschreibungen ist dass sie immer sie selber ist. jenseits einer dualität der begrifflichkeiten die charakteristisch für alle beschreibungen ist. obwohl die realität abstrakten gesetzmässigkeiten "gehorcht", gehorcht da doch immer etwas konkretes. immer eine runde sache also die zur beschreibung erst einaml zerschlagen werden muss. man spricht nicht umsonst bei der analyse von einem scharfen messer.
das mit der intuitiven anschaulichkeit der mathematik ist so eine sache....in den "anfängen" ja durchaus. durch anbindung an den alltag. was sich dann irgendwann verliert und zum grossen nutzen absichtlich forciert wird bis zur reinen syntax. die muss man dann wieder durch interpretation mit "alltagssinn" erfüllen. denn messergebnisse sind ja teil der alltagserfahrung...
weitergehende interpretation der syntax als "wirklichkeit" sind dann notwendigerweise gewagt....
das hat mit der ursprungsfrage dann insofern zu tun als dass direkte erfahrung mit der dem kosmo unmöglich ist und der einzige zugang mathematische modelle und messergebnisse sind die das eine oder andere modell "erklärt" und somit "verifiziert"(durch falsifizierung der anderen "kandidaten"). der rest ist interpretation...
...was nicht heissen soll beliebig...
statt vereinfachen wie du es nennst würde ich aber abstrahieren bevorzugen. denn einfacher wird es tatsächlich nur in dem sinn als es vom konkreten getrennt wird.

gruss
mark

hat das noch was mit astronomie zu tun?