Beiträge von Kalle66 im Thema „Warum klumpt sich dunkle Materie nicht zusammen“

Jo,
überzeugt ist da noch niemand so 100%-ig, so lange man dieses Teufelszeug nicht "einfangen" kann. Aber bisher haben wir keine bessere Erklärung für diverse astronomische Beobachtungen. Die DM nutzt man ja nicht nur zur Erklärung von Galaxienmassen, sondern auch im Rahmen der Kosmologie für die Verteilung der Materie nach dem Urknall; das was dann die Großstrukturen im All darstellt: Die blasen-/netzförmige Verteilung über Galaxien, Galaxienhaufen, Superhaufen mit den Voids dazwischen, wo praktisch gar nichts ist. Ist wie bei einem Indizienprozess, wo immer Restzweifel bestehen.

Ich hab da keine Ahnung über den aktuellen Stand, was man sich im Detail unter DM vorstellt und ob man die irdisch jemals "checken" kann. Ich weiß nur, dass sie Masse als Eigenschaft haben und nicht allzu schnell sein dürfen, sonst würden sie aus ihren "Galaxien" (oder allg. Wolken als Ort ihres gehäuften Aufenthalts) herausgeschleudert.

Moin Kreislauf,
von Wiederholungen wird die Frage nicht besser. Und ausbleibendene Antworten sind auch Antworten. Die einzige mir bekannte Theorie, die halbwegs ohne DM auskommt, ist die MoND (Modifizierte Newtonsche Dynamik).

Eine Erklärung, warum bei schwachen gravitativen Beschleunigungen plötzlich andere Parameter gelten sollen, als bei starken (in Bezug zur MoND-Bezugsbeschleunigung a0 = ~1,2E-10 m/s^2, die schwache Anziehung von starker Anziehung unterscheidet, nach dem Motto: Wenn 'schwach', dann MoND-Gleichung, wenn 'stark', dann gilt Newton als Spezialfall) fehlt mir bisher. Dies umso mehr, da dies in der ART (als Erweiterung der klassischen Newtonschen Theorie) ebenfalls nicht vorgesehen ist, diese aber den Newtonschen Spezialfall über Naturkonstanten einleuchtend ableitet und dafür nicht eine neue Konstante benötigt. Wobei dann zu prüfen wäre, ob a0 eine Konstante ist.

Die DM als Erklärungsmodell ist - unterm Strich - flexibler, man kann diese DM-Massen ja passend verteilen, um Beobachtungen damit in Einklang zu bringen. Allerdings nicht beliebig, da DM im Rahmen seiner (rein gravitativen) Wechselwirkung ein bestimmtes Verhalten hat, das man simulieren kann. So ist es z.B. bei Galaxien-Kollisionen faktisch ausgeschlossen, dass sich DM um Sternreste ansammelt, welche bei der Kolissionen aus Galaxienarmen herausgeschleudert werden. Wenn dann solche Reste wiederum eine Eigenrotation haben, die ohne DM nicht erklärbar ist, dann hat man ein Problem.

Alles in allem ist die Situation etwas unbefriedigend. Auf der anderen Seite glaube ich nicht jeder astronomischen Beobachtung und der Rückschlüsse, die daraus gezogen werden. Zu groß ist der Publikationsdruck für die Wissenschaftler, wenn sie was Neues zu berichten haben. Manchmal muss man die Sachen auch mal "sacken" lassen.

Wo ich durchaus erhebliches Unsicherheitspotential sehe, ist die Ableitung von Galaxien-/Sternhaufenmassen aus ihren Leuchtdichten. Es geht ja bei DM-Fragen immer auch um eine Bestimmung der sichtbaren baryonischen Masse. Auch da muss man um mehrere Ecken denken, um einen Zusammenhang zu sehen. Nicht nur Stern-Physik, welche Leuchtstärken von Sonnen erklären, sondern auch Verteilung der Sonnenmassen (und damit die Sternentstehungsprozesse in Gaswolken) bis hin zur Entstehung von Galaxien (zur Erklärung der Gasreservoirs und ihrem dynamischen Verhalten).

Alles, was ich so über Astrophysik lese, lässt vermuten, dass am Ende alles viel chaotischer zuging, als manch einer sich vorstellen kann. Dementsprechend vielfältig sind die Beobachtungen.

Mein Arzt sagt dazu immer: Man kann Läuse haben und trotzdem Flöhe.

Gruß

Moin Thomas,
es gibt viele Teilchen, deren Vorhandensein und deren Eigenschaften aus ungeklärten Phänomenen theoretisch abgeleitet wurden. Jahre, manchmal Jahrzehnte später erst gelang dann der sog. direkte Nachweis dieser bis dato ominösen Teilchen.
Z.B. diskutierten schon die antiken Philosophen über das kleinste, das Unteilbare (Atom). Sie waren weit weg diese nachzuweisen. In der Renaissance und später in der Aufklärungszeit gings um Elemente, später um Elektronen etc.
Sicher wurden auch Teilchen (oder deren Pendant "Kräfte") diskutiert, die sich später als Sackgasse erwiesen haben. Dazu zählt für mich der sog. Äther als Trägermedium für elekromagnetische Strahlung, der mit dem Michelson-Moorley-Experiment falsifiziert wurde und durch die Theorie von Einstein dann auch überflüssig wurde.

Im Ergebnis muss man bei all den Wirrungen festhalten, dass die zugrunde liegenden Theorien solange akzeptiert gelten, bis sie falsifiziert sind oder durch eine bessere Theorie ersetzt werden. Besser ist alles, das Phänomene so gut wie die bisherige Theorie erklärt und darüber hinaus allgemeingültiger ist oder einfach nur einfacher.

Und in der Wissenschaft gibt es von den beteiligten Personen oftmals Widerspruch. Dazu sagte jemand mal: "Die müssen erst aussterben." Ich erinnere daran, dass bei der Inbetriebnahme von CERN tatsächlich eine Frau vor dem Verwaltungsgericht klagte, weil sie tatsächlich glaubte, die Erde könnte durch ein Mini-Black-Hole, das mit dem CERN entstehen könnte, vernichtet werden. Manche widersprechen auch aus Geltungssucht, aus Eitelkeit, weil sie zeitlebens eine andere Theorie verfolgt haben und sich damit schwer tun, dass sie in einer Sackgasse stecken. Das ist menschlich. Ich halte es dennoch unwahrscheinlich, dass sie im Nachhinein Recht haben könnten. Dazu ist die heutige Wissenschaft viel zu offen. Das war früher anders, da gab es Kirche oder Einzelpersonen mit Macht, die keinen Widerspruch duldeten.

Aggressiv oder herablassend halte ich die Antworten von "Jemand" nicht. Eher die Tatsache, dass Du nach mehrmaligen Hinweisen, dich mehr über die Wortwahl der Antworten als über ihren Inhalt auslässt. Sachlich bringst Du keine Argumente.

Zurück zum Thema: Teilchen, die keiner elektromagnetischen Wechselwirkung unterliegen, können ohne diese Austauschkraft als Vielteilchensystem nicht klumpen, denn sie können die freiwerdende Energie (Verklumpung setzt u.a. Gravitationsenergie frei) nicht als Wärme abtransportieren. Wenn man nun nach Teilchen sucht, die einerseits Gravitation auslösen/haben, und die müsste das besagte Teilchen haben, damit man u.a. die Rotationsgeschwindigkeit von Galaxien erklären kann, dann sucht man nach allem Möglichen und hat bislang sämtliche bekannten Teilchen ausschließen können, inkl. der Neutrinos. Also die bekannten Teilchen kommen - nach menschlichen Ermessen bislang - nicht in Frage. Wenn die Teilchen klumpen könnten, dann würden sie mit der bekannten baryonischen Materie interagieren (via elektromagnetischer Kraft) und müssten sich in den Galaxienzentren nachweisen lassen. Ergo: Dunkle Materie klumpt nicht, sonst würden wir sie sehen können. Und "nicht klumpen" heißt "keine elektromagnetische Wechselwirkung".

Modifikationen der bekannten Kräfte, die die zu beobachtenden Effekte erklären ist eine andere Möglichkeit die Theorie weiter zu entwickeln. Sie ist allerdings nicht elegant und bislang auch nicht besser. Bislang lässt diese Vorgehensweise mehr als andere Theorien noch Fragen offen. Das zumindest mein Wissensstand. Vor allem leidet eine solche Modifikation unter der Allgemeingültigkeit, macht - unterm Strich - aus einer Kraft wieder zwei, schafft somit also eine neue, die nur unter bestimmten Bedingungen (fern-)wirkt, während in der Nähe diese Kraft den bisherigen Modellen genügen muss. Mir persönlich ist da ein neues Teilchen lieber, selbst, wenn es sich dem direkten Zugriff bislang entzieht.

Zu Guter letzt: Die Eingangsfrage lautet: "Warum klumpt dunkle Materie nicht zusammen". Es geht also um die Eigenschaften, die dunkler Materie zugeschrieben wird. Es geht nicht um die Frage, ob es Dunkle Materie überhaupt gibt. Insoweit verfehlst Du auch etwas das Thema.

Gruß

Moin,
bei Dunkler Materie vermutet man, dass sie keiner elektromagnetische-Wechselwirkung unterliegt. Damit wirken kein Licht, keine Magnetfelder und keine der bekannten chemischen Kräfte, die ja alle auf Elektronen in der Atomhülle zurückzuführen sind. Damit kennen die Teilchen vermutlich keine Kollisionen und damit auch keine Reibung als Folgewirkung der elektromagnetischen Kraft. (Neutrinos z.B. verhalten sich ähnlich, und durchfliegen deshalb idR ungehindert die Erde.)

Reibung und die Abstrahlung der Reibungshitze (Wärme -> elektromagnetische Strahlung) sind aber Voraussetzung für eine "Verklumpung". Dadurch erfolgt eine Verdichtung der Wolke, bis sie gravitativ kollabiert und dabei aufgrund der Drehimpulserhaltung zu einer Scheibe abflacht. Bei der Sonnenentstehung passiert das i.d.R. innerhalb einer Gaswolke an vielen Stellen gleichzeitig, so dass viele Sonnen immer gleichzeitig entstehen. Das Abflachen einer protosolaren Scheibe erklärt sich dadurch, dass alle Gasteilchen, die nicht auf Äquatorebene der Vorwolke kreisen, diese Äquatorebene ständig von oben nach unten und umgekehrt kreuzen und dabei mit anderen Gasteilchen dort vermehrt kollidieren (=reiben), bis sie selbst in der Scheibe kreisen.

Es verbleibt somit für Dunkle Materie nur noch die gravitative Kraft zum Geschwindigkeits- bzw. Impulsaustausch der Teilchen. Wie sich solche Teilchensysteme verhalten zeigen z.B. Kugelsternhaufen. Die einzelnen Sonnen in so einem Haufen kollidieren fast nie miteinander, das interstellare Gas ist schon lange aus den Sternhaufen rausgeblasen worden, die Sonnen halten faktisch nur noch gravitativ als Vielteilchensystem zusammen. Mangels Reibung flachen solche Kugelsternhaufen auch nicht ab, sondern verbleiben als Kugelwolke, deren Dichte zum Zentrum hin einfach zunimmt.

Ähnliches lässt sich bei Galaxien beobachten: Gasreiche Galaxien sind abgeflacht, das Gas sorgt via Reibung dafür, gasarme können schon mal eine elliptischen Wolke bilden, insb. wenn sie mit anderen kollidiert sind. Kompliziert wird's bei Galaxien deshalb, weil sie von Dunkler Materie durchdrungen sind, die gravitativ wiederum auf die Galaxie wirken. Da ist man aber noch am Forschen, wie man da einen Durchblick bekommen kann.

Gruß