Wankt das kosmologische Standardmodell?

  • Wir reden hier ... nicht über den Big Bang ...

    Hallo Günter,


    nein, nicht explizit, aber Ihr argumentiert hier mit Zeitangaben wie "im frühen Universum" oder "zu ganz frühen Zeiten" oder "Epoche, als das Inflatonfeld in Materie zerfiel". Diese Zeitangaben machen doch offenbar nur Sinn, wenn sie sich auf einen Anfangszeitpunkt beziehen, oder verstehe ich da etwas falsch?


    CS Jan

  • Hallo Thomas,

    Und hier kommen bei mir bei der D(x) bzw, dem Gegenstück der Verstärkung der Gravitation inzwischen ziemliche Zweifel, und zwar gerade bei der Veröffentlichung von 2019 mit dem Bild des Graviationslinsen-Effektes, das ich bisher so geschätzt habe. Mir ist nach wie vor nicht klar, ob der Gravitationslinsen-Effekt, dass die Feldlinien verbogen werden vollständig mit dem Ansatz über die Lagrangefunktion in dem Artikel von 2009 gleichwertig ist. Das Graviationslinsen-Bild klingt plausibel, doch mir kam bereits die Verstärkung die Deur mit dem Gravitationslinsen-Effekt berechnet sehr groß vor, wenn man bedenkt, dass die Ablenkung von Lichtstrahlen klein ist, im Bereich von Bogensekunden. ...

    Wir kommen hier nun doch zu einem ernüchternden Ergebnis, ähnliche Zweifel habe ich auch. Zu einer sicheren Analyse reicht meine Expertise allerdings bei weitem nicht aus.


    Mir scheint die Berechnung der Powespektums vom CMB plausibel, ...

    Mir nicht. Der in Post #45 zitierte "Mechanismus" der Entstehung der akustischen Plasma Oszillationen beruht auf der Dynamik der überdichten Regionen bestehend aus Dunkler Materie, baryonischer Materie und Photonen. Wie kann ohne Dunkle Materie diese Schwingung dennoch unverändert bleiben?


    Bleiben wir wachsam.


    Grüße

    Günter

  • nein, nicht explizit, aber Ihr argumentiert hier mit Zeitangaben wie "im frühen Universum" oder "zu ganz frühen Zeiten" oder "Epoche, als das Inflatonfeld in Materie zerfiel". Diese Zeitangaben machen doch offenbar nur Sinn, wenn sie sich auf einen Anfangszeitpunkt beziehen, oder verstehe ich da etwas falsch?

    Hallo Jan,


    mit "frühem Universum" ist für gewöhnlich die Entstehung des Mikrowellen Hintergrunds gemeint, etwa 380.000 Jahre nach der Baryon Erzeugung. Diese fällt zusammen mit dem heißen und dichten Zustand des Universums, den man Urknall nennt.


    Grüße

    Günter

  • Hallo Günter,


    wie ich schon schrieb, ich finde die Berechnung der Anisotropie der Kosmischen Hintergrundstrahlung ziemlich undurchsichtig, aber ich halte sie erst mal für plausibel. Deur verwendet eine Gleichung ( bei ihm ist die die Gleichung (4) aus dem Buch Cosmology von Steven Weinberg, in der taucht die Dichte der Materie als Summe aus Dunkler und baryonischer explizit auf, Weinberg diskutiert dies auch. Wenn Deur schreibt, wie Self-Interaction die Rechnung verändert würde ich dies so interpretieren, dass er anschaut, wie sich Gleichung (4) durch die Sellbstwechselwirkung ändert, und die ändert sich für große z formal natürlich nicht, er setzt aber die Dichte der Dunklen Materie vermutlich gleich null. Später schreibt er denn den irritierenden Satz:


    Since ΩM is defined relative to the critical density for a FLRW universe, for a flat universe with ΩΛ = 0 and ΩR 1, ΩM = 1 and Ω∗
    M = DM (z). (Note that for effect (2), ΩB is irrelevant since it is not explicitly present in the universe evolution equation, being included in
    ΩM
    ).


    Im Grunde verstehe ich die Rechnung nicht, ich kann mir aber nicht vorstellen, dass Deur bei der Berechung in der zentralen Gleichung, der Gleichung (4) für die Dichte der Dunklen ein Wert verwendet der von 0 verschieden ist.


    Letztlich spiegelt die Anisotropie die Dichteverteilung im späteren Universum wieder, das matter power spectrum, das der Fouriertransformation der Dichtefluktuationen entspricht. Diese hängen aber wieder von der Entwicklungen von kleinen z ab, also z<15 wenn sich die Galaxien bilden, und da kommt dann wieder die Abschwächungsfunktion D(z) und die Selbstwechselwirkung ins Spiel.


    Wie gesagt, dies ist viel kompliziert als die Dynamik von Galaxien, ein komplexe Mischung aus Plasmaphysik, Hydrodynamik und allgemeiner Relativitätstheorie, Weinberg benötigt in seinem Klassiker über Kosmologie einige hundert Seiten um dies darzustellen. Ich kenne mich viel zu wenig aus um mir ein fundiertes Urteil bilden zu können und in hier in Deur's Arbeit Fehler zu finden. Mich würde wirklich interessieren, was Experten zu seinen Arbeiten sagen, vielleicht kommt mal eine Äußerung.


    beste Grüße


    Thomas

  • mit "frühem Universum" ist für gewöhnlich die Entstehung des Mikrowellen Hintergrunds gemeint, etwa 380.000 Jahre nach der Baryon Erzeugung. Diese fällt zusammen mit dem heißen und dichten Zustand des Universums, den man Urknall nennt.

    Halllo Günter,


    an dieser Zustandsbeschreibung und damit am "Urknall" haltet Ihr also fest, auch unter dem Aspekt der von Dir gestellten Frage:

    Wankt das kosmologische Standardmodell?

    ?


    CS Jan

  • wie ich schon schrieb, ich finde die Berechnung der Anisotropie der Kosmischen Hintergrundstrahlung ziemlich undurchsichtig, aber ich halte sie erst mal für plausibel. Deur verwendet eine Gleichung ( bei ihm ist die die Gleichung (4) aus dem Buch Cosmology von Steven Weinberg, in der taucht die Dichte der Materie als Summe aus Dunkler und baryonischer explizit auf, Weinberg diskutiert dies auch. Wenn Deur schreibt, wie Self-Interaction die Rechnung verändert würde ich dies so interpretieren, dass er anschaut, wie sich Gleichung (4) durch die Sellbstwechselwirkung ändert, und die ändert sich für große z formal natürlich nicht, er setzt aber die Dichte der Dunklen Materie vermutlich gleich null. Später schreibt er denn den irritierenden Satz:


    Since ΩM is defined relative to the critical density for a FLRW universe, for a flat universe with ΩΛ = 0 and ΩR 1, ΩM = 1 and Ω∗
    M = DM (z). (Note that for effect (2), ΩB is irrelevant since it is not explicitly present in the universe evolution equation, being included in
    ΩM
    ).

    Hallo Thomas,


    mit der Gleichung (4) habe ich mich noch nicht auseinander gesetzt, ich bin noch in dem Stadium in dem es um heuristisches Verständnis geht. Dieses fehlt mir wie erwähnt in Zusammenhang mit den akustischen Oszillationen.


    Zu Deinem Zitat, hier sollte ΩR << 1 stehen. Strahlung spielt nur für z>>1 eine Rolle.

    Da von den diversen Ωs nur ΩM (Dichteparameter der gesamten Materie, ΩBaryonisch ist darin enthalten) übrigbleibt, folgt aus den Friedmann Gleichungen für den Fall Universum flach ΩM = 1.

    Damit und mit ΩM* = ΩM DM(z) folgt ΩM* = DM(z).


    Insofern mach das schon Sinn.


    Man kann aber fragen weshalb M für die gesamte Materie steht und nicht stattdessen gleich baryonische Materie, denn Dunkle Materie fällt ja weg. Der Grund:

    ΩB is irrelevant since it is not explicitly present in the universe evolution equation, being included in ΩM).

    Kann man so sehen, in den Friedmann Gleichungen steht rho für Materiedichte, egal woraus sie besteht


    Wie gesagt, dies ist viel kompliziert als die Dynamik von Galaxien, ein komplexe Mischung aus Plasmaphysik, Hydrodynamik und allgemeiner Relativitätstheorie, Weinberg benötigt in seinem Klassiker über Kosmologie einige hundert Seiten um dies darzustellen. Ich kenne mich viel zu wenig aus um mir ein fundiertes Urteil bilden zu können und in hier in Deur's Arbeit Fehler zu finden. Mich würde wirklich interessieren, was Experten zu seinen Arbeiten sagen, vielleicht kommt mal eine Äußerung.

    Weinberg's Klassiker kenne ich nicht, ansonsten volle Zustimmung.


    Grüße

    Günter

  • an dieser Zustandsbeschreibung und damit am "Urknall" haltet Ihr also fest, auch unter dem Aspekt der von Dir gestellten Frage:

    Wankt das kosmologische Standardmodell?

    Dazu:

    ... Wir reden hier über Dunkle Materie und Dunkle Energie, nicht über den Big Bang. ...

    Hallo Jan, was ist noch unklar?


    Grüße

    Günter

  • Hallo Jan, was ist noch unklar?

    Hallo Günter,


    reden wir hier nicht mehr über Deine Eingangsfrage "Wankt das kosmologische Standardmodell"?


    Wenn Ihr auch nicht explizit über den "Big Bang" - bzw. den "Urknall" - redet, so setzt Ihr ein solches Ereignis doch offensichtlich voraus, wenn Ihr hier über Zustände "im frühen Universum" diskutiert. Gehört denn das "Big Bang" Konzept nicht zum Standardmodell der Kosmologie, und müssen dann nicht daraus abgeleitete Zustände zusammen mit dem Standardmodell in Zweifel gezogen werden?


    CS Jan

  • Wenn Ihr auch nicht explizit über den "Big Bang" - bzw. den "Urknall" - redet, so setzt Ihr ein solches Ereignis doch offensichtlich voraus, wenn Ihr hier über Zustände "im frühen Universum" diskutiert. Gehört denn das "Big Bang" Konzept nicht zum Standardmodell der Kosmologie, und müssen dann nicht daraus abgeleitete Zustände zusammen mit dem Standardmodell in Zweifel gezogen werden?

    Hallo Jan,


    Inflation mit "reheating" als Teil des Standardmodells ist nicht davon betroffen, wenn die die zeitliche Entwicklung des Universums ab "reheating" nach Deur anders erklärt wird. Die Inflation ist der Beobachtung nicht zugänglich, macht aber Vorhersagen, die das Leistungsspektrum des CMB bestätigt.


    Grüße

    Günter

  • Hallo Günter,


    die Diskussion hier bietet eine gute Gelegenheit etwas zu lernen, und ich habe großen Nachholbedarf, denn was Friedmann-Gleichung und Details der Kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung, CMB anbelangt habe ich höchstens Halbwissen.


    Um sich ein Bild von dem Leitstungsspektrum zu machen kommt man um die Gleichung (4) in dem Paper von Deur bzw. der Gleichung 7. 2.41 in dem Buch von Weingberg


    Steven Weinberg - Cosmology.pdf - PDF Drive
    that it would add any additional physical insight, and any such cosmological concordance would very . Trigonometric parallax 2 Proper motions 2 Apparent…
    www.pdfdrive.com


    gar nicht herum, sie ist zwar zentral aber so kompliziert, dass sie selbst in den deutschsprachigen Fachbüchern über Kosmologie gar nicht vorgestellt wird, sonder nur interpretiert. Das unübersichtliche, längliche Integral hängt neben anderen von vier fundamentalen Größen, nämlich den vier Dichten ab, und was die Interpretation kompliziert, diese vier Dichten, die totale Dichte Omega_tot, die Baryonendichte Omega_b, die Dichte der Dunklen Energie Omega_lamda und die gesamte Materiedichte Omega_m , also der Summe aus baryonischer und Dunkler Materie sind nicht unabhängig, Omega_tot ist die Summe der drei anderen Dichten. (Meine Irritation bei Deur's Arbeit bestand darin, dass ich erwartet hätte, dass für den von ihm betrachteten Fall ohne Dunkle Materie Omega_b = Omega_m sein muss, jetzt ist mir auch durch deine Erläuterung klar geworden, dass er Omega_m=1 erste später bei Berechung der Sekundäreffekte/(Friedmann-Gleichung verwendet).


    Der von Deur bestimmte Wert für Omega_b =0,026 ist das Resultat eines Fits und liegt im Bereich dessen was man für die Baryonendichte (im Standardmodell 0, 025*h^2) erwarten kann. Wieso der Fit so gut passt obwohl Deur die Dichte der Dunklen Materie gleich null gesetzt hat, ist eine offene Frage die wohl nur durch Nachrechnen geklärt werden kann. Ich denke das liegt daran, dass auch die in den Gleichungen (5) bis (7) seiner Veröffentlichung genannten Größen direkt in Gleichung (4) eingehen, und diese Größen hängen von der Selbstwechselwirkung ab.


    Wie kompliziert die Abhängigkeit des Leistungsspektrum von den vier Dichten und anderen Parameter ist, wird in diesem Review in den Abb. 4 und 5 gezeigt,


    Review CMB Anisotropie


    von dem Autor stammt auch dein Link in Post #45 mit dem Argument, dass die Höhe des dritten Peaks die Dunkle Mateire belegt, doch es verliert für Deur's Rechnung wie bereits andeutet an Kraft: Die Gleichung (24) in diesem Paper zeigt sehr klar, dass die bei Deur in den Gleichungen (5) bis (7) genannten Größen, die von der Selbstwechselwirkung abhängen direkt in das Powerspektrum eingehen. Letztlich extrapoliert man von unserem heutigen Zeitpunkt bis zu zl=~1400 zurück, und diese Extrapolation wird durch die Selbstwechselwirkung und damit der Abschwächungsfunktion D stark beeinflusst.


    Unter dem Strich, ich denke daher wenn man Deur's Arbeiten über die galaktischen Aspekte und die Begründung für die Abschwächungsfunktion D - dass man ohne Dunkle Energie auskommt - für richtig hält, sollte einen die von ihm berechnet exzellente Übereinstimmung mit dem beobachteten CMB Powerspektrum auch überzeugen.



    Beste Grüße


    Thomas

  • ... und diese ist völlig unabhängig von dem, was vor dem "reheating" passierte ?

    Ja. Es ist lohnend sich die Friedmann Gleichungen mal anzuschauen. Sie beschreiben die Entwicklung des Universums ab beendeter Materie-Produktion. Dazu benötigt man Annahmen für die Materiedichte rho (incl. Strahlung) und für Λ. Λ ist zu diesem Zeitpunkt verglichen mit rho noch völlig vernachlässigbar. Damit erhält man mit der 2. FG für die 2. Ableitung des Skalenfaktors einen negativen Wert, d.h. das Universum expandiert zunächst "gebremst" ... usw.

  • Hallo Thomas,


    vielen Dank für den Link zu "Cosmic Microwave Background Anisotropies" in dem u.a. der akustische Peak sehr detailliert diskutiert wird.

    Mit Deinen Erläuterungen zu Deur's Gleichung (4) gehe ich konform. Eine kleine Sache, in den Zeilen unter (4) werden die Parameter dieser Gleichung aufgeführt. Darunter "l_D = dA/dD with d_D the damping length." Ich finde in (4) alles außer l_D. Könntest Du auch nochmal schauen?


    Interessant ist TABLE I, in der das FLRW universe mit dem Universe with GR’s SI accounted for verglichen wird. Hier scheint mir alles stimmig. Ω_k bleibt, weil sich ja am ganzzahligen Krümmungsparameter nichts ändert, Ω_Λ fällt weg und Ω_M wird ersetzt durch D_M, die Abschwächungsfunktion. Letzteres auch in d_H (acoustic horizon distance) wo mir die Heuristik fehlte.


    Das Formelmonster (4), das Deur von Weinberg übernommen hat, durchschaue ich nicht annähernd aber es sieht nun doch so aus, dass man - wie man ja eigentlich erwarten sollte - Deur's präzise Berechnung des CMB Spektrums zumindest formal nachvollziehen kann. Denn das benötigte D_M(z) ist ein unabhängig nach (3) berechneter Wert.


    Grüße

    Günter

  • Hallo Günter,


    ich habe auch erst suchen müssen, L_D taucht in der Gleichung im Exponenten von e-Funktionen auf. Was das 'Formelmonster' (4) im Detail bedeutet is mir auch unklar, es sind u.a. diverse Plasma-Effekte, dann der Dopplereffekt, Lichtablenkung durch Gravitation. Es gibt sogar ein Programm, das man sich runterladen kann um das Powerspektrum zu berechnen ,


    CAMB Programm zur Berechung der Anisotropie CMB

    wer Zeit und Lust hat, kann also Deur's Rechung überprüfen. Allerdings muss man diverse Integrale gemäß Tabelle 1 unter Verwendung von D(z) berechnen, dafür muss man das Programm wohl modifizieren.


    Der Dreh- und Angelpunkt ist für mich weiterhin, ob die ersten Paper von Deur korrekt sind, darauf fusst eigentlich alles, und da bin ich seitdem mir nicht klar ist, wie man die starke Selbstwechselwirkung zwischen zwei benachbarten Galaxien in einem Galaxienhaufen in dem von ihm diskutierten Graviationslinsen-Bild- das Paper von 2019- verstehen kann am zweifeln.


    beste Grüße


    Thomas

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