Dunkle Materie empirisch nachgewiesen

[Mark_M]

http://arxiv.org/abs/astro-ph/0608407

DAS ist auch ein guter hammer. der erste direkte nachweis !!!
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Gelobt sei der grosse und allbarmherzige Bananenaufhänger der uns die Früchte in die Bäume hängt !!!
Was wir morgen Abend machen , Pinky ? Dasselbe wie jeden Abend natürlich !
http://www.cyberdespot.com - EAC is REALITY

[Axel]

[Cyberspider]

Jetzt fehlt ja dann nur mehr der Nachweis der dunklen Energie, dann hätten wir's Weltall ja beisammen!




CS

[Axel]

[Shadaik]

[Jan]

[Shadaik]

[Jan]

[AustinPowers]

[SoWhy]

[Celsus-2006]

Das ist ja wirklich toll. Jetzt müssen wir nur noch herausfinden, ob diese dunkle Materie gut oder böse ist. Das wäre doch mal eine Promotion für Theologen!

Viele Grüße
Celsus

[AustinPowers]

[Mark_M]

[Axel]

[Mr.Sunshine]

[hainer]

Im Artikel steht: "and thus proves that the majority of the matter in the system is unseen."

Sehr schön, die Hauptmasse ist unsichtbar. Das trifft auf viele Dunkelwolken baryonischer Materie zu.
Wo ist jetzt der Beweis für nichtbaryonische Materie?

[Ermanameraz]

[hainer]

Jetzt wird mir das Ganze mit diesen beiden deutschsprachigen Artikeln doch etwas klarer:

CHANDRA:
Galaxienhaufenkollision enthüllt Dunkle Materie
Direkter Beweis für dunkle Materie entdeckt



Die rote Wolke stellt den mit dem Röntgenteleskop CHANDRA sichbar gemachten baryonischen Materieanteil zweier Galaxienhaufen nach der Kollision dar (linke Wolke bewegt sich weiter nach links, rechte nach rechts). Da baryonische Materie mitteinander kollidieren kann, wird ihr Anteil abgebremst und es entstehen keilförmige Verteilungsmuster ähnlich wie bei Geschoßversuchen. Die nichtbaryonische Materie (durch blaue Farbe nachträglich symbolisiert) kann weder mit sich oder der baryonischen Materie Stöße vollziehen und eilt dem baryonischen Teil des jeweiligen eignen Sternsystems voraus. Da sie aber dennoch gravitativ den Raum krümmt und den Sternenhintergrund verzerrt, demaskiert sie sich somit, wenn man die Aufnahmen im Röntgenlicht mit einer im visuellen Licht überlagert. So kann kann über den Gravitationslinseneffekt sogar auf ihre Masse schließen. Zum Verständnis, der blaue Wolkenanteil wurde im Gegensatz zum Roten nicht beobachtet, sondern wurde aus dem Gravitationslinseneffekt errechnet.


Nachtrag: Jetzt scrolle ich gerade nochmal nach oben, und sehe, daß Axel ja die beiden Links schon gebracht hat. Hab ich glatt überlesen. Jetzt erst kapiere ich mit meinem dürftigen Schulenglisch auch den englischen Fachartikel... Peinlich, peinlich...sorry

[Ermanameraz]

Danke, gute Darstellung. Ich bin immer zu faul mich durch irgendwelche Links zu klicken.

Trotzdem: Wieso nennt man es 'dunkle Materie', wenn es nicht baryonisch ist und (wenn es nicht baryonisch ist) warum sollten das nicht einfach Neutrinos sein? Die haben Masse, wechselwirken nicht (ausser gravitativ natürlich) und sind massenhaft vorhanden. Ich glaube das müssten nach Adam Riese sogar die häufigsten Teilchen mit Masse sein. Und was zum Geier soll dann dunkle Energie sein? Masselose Quanten welchen Feldes, die auch noch keine Photonen sind??? Unheimlich

[hainer]

Das interessiert mich jetzt auch.

Also "Dunkle Materie" eben, weil sie kaum, oder keinerlei Photonen aufgrund fehlender Wechselwirkungen ausstrahlt. Dabei unterscheidet man grundsätzlich 2 Arten.

(1) Baryonische Materie bis auf die neutralen Teilchen besitzt el. Felder, die bei Wechselwirkung el. mag. Wellen abstrahlen, z.B. wenn Elektronen an Atomkernen vorbeifliegen, oder wenn Schalenelektronen auf ein energetisch niedrigeres Niveau herabspringen, usw. Dabei kann es sich im Universum trotzdem um nichtleuchtende kalte Gase, unbeleuchtete Planeten oder erloschen Sterne handeln, die so schwach strahlen, daß man sie nicht detektieren kann. Das ist die erste Art der dunklen Materie.

(2) Der nichtbaryonische Materie fehlt diese Eigenschaft der elekromagnetischen Wechselwirkung. Das sind vermutlich irgendwelche exotische Teilchen, die im Anfang des Universums enstanden. Einige kosmologische Überlegungen fordern sogar einen Anteil von über 95% an der Gesamtmasse.

Weitere Unterteilung der nichtbaryonischen dunkler Materie:
(2a) Neutrinos gelten offenbar doch als Kandidaten, allerdings nur für einen kleinen Teil der sogenannten "heißen" dunklen Materie. Es sind schnelle, mit einer Ruhemasse, die sich kaum kaum von Null unterscheidet. Wenn sie dominant wäre, hätte dies für die Evolution der kosmischen Strukturen zur Folge, dass sich Galaxien erst sehr spät bildeten. Tatsächlich sind aber die meißten Galxien dafür zu alt.

(2b) Demnach muß der größte Teil der nichtbaryonischen Materie aus sog. kalter dunkler Materie bestehen, also massereichen, langsameren Teilchen. Irgendwelche hypothetischen Teilchen aus der Klasse der WIMP´s die die Supersymmetrie fordert.

Die Dunkle Energie ist eine ganz seltsame von der baryonischen Materie und der dunklen Materie unterschieden Energieform, die dafür mitverantwortlich sein soll, daß das Universum expandiert. Sie wird dunkel genannt, da sie sich ebenfalls nicht durch el.mag. Strahlung verrät. Ihre physikalische Natur ist aber unbekannt. Es gibt nur Vermutungen. Die physikalischen Erklärungen übersteigen leider meinen Verstand. Ihre Interpretation findet sich in der kosmologischen Konstante der Friedmannschen Weltmodellen, der dynamischen Quintessenz (einer Art Antigravitation), Anisotropien von großen Räumen und Feldern (eher unwarscheinlich), einer Phantomenergie (wird in endlicher Zeit so hoch, daß es das Universum zerreist).

Alle diese Energieformen, baryonisch, nichtbayronisch und dunkle Energie, sind je nach tatsächlichen Wichtungsanteil und je nach kosmologischen Weltmodell FATAL für die Zukunft unseres Universums. Entweder wird es wieder eine Singularität, oder es dehnt sich langsam ohne Grenze aus (derzeit warscheinlichstes Szenario), oder es "platzt" ab einem Moment. Interessanterweise hängt die Zukunft also von Größen ab, die uns heute noch völlig unbekannt sind. Eine weitere Art seltsames bis her noch nicht entdecktes theoretisches, überaus exotisches Himmelsobjekt steht in Zusammenhang mit dunkler Energie, der Gravastern, eine Art verhindertes Schwarzes Loch, dessen Kollaps innere dunkle Energie verhindert.

[hainer]

doppelt

[Ermanameraz]

Hui

Irgendwie hat mich Astronomie nie sonderlich (das heisst nicht überhaupt nicht) interessiert, sodass ich diese Grundlagentheorieen in ihrer Entwicklung nicht aufmerksam genug verfolgt habe. Da ist mri ja so einiges entgangen... Gravasterne... nie gehört

Also, mir ist schon klar, dass das 'Dunkel' in 'Dunkler M.' aus der vollständig photonenfreien Wechselwrikung resultiert. Aber Materie ist doch grundsätzlich baryonisch. Warum also das 'Materie' in 'D.M'? So wars gemeint.

Das mit der Dunklen Energie klingt dann aber schon vertrauter. Ich habe mich eine Zeit lang mit der ART beschäftigt und habe mit verschiedenen Ansätzen zur Lösung der Einsteinschen Feldgleichungen rumgespielt. Dadurch weiss ich, dass grundsätzlich auch Metriken möglich sind, die bezüglich der ct-Achse in positiver richtung gekrümmt sind, d.h. das die Zeit lokal schneller vergehen kann, bzw. dass die Gravitation auf lange Strecken eine abstoßenden Komponente haben kann.

Diese Art Gravitationsmodell ergibt sich aus dem Einfügen eben jener, von dir benannten Kosmologischen Konstante, als skalare Ergänzung der Feldgleichungen. Die Feldgleichungen lassen sich nämlich auch aus einer Variationsrechnung herleiten, was viele nicht wissen. Dabei ist dann grundsätzlich eine Integrationskonstante denkbar, die von Einstein quasi ad hoc gleich null gesetzt wurde. Er hat dann später mit einer nicht verschwindenden Konstante rumgespielt und nannte das dann aber 'die größte Eselei seines Lebens'. Eigentlich gibt es aber keinen Grund sie weg zu lassen, es gibt aber auch kein Kriterium, so weit ich das ohne zu recherchieren wissen kann, dass ihre Existenz erzwingen würde.



bei der normalen Schwarzschildmetrik, haben wir Koeffizenten im Linienelemt ds:

ds² = A*c²dt² - B*dr² - C*dw²

r ist der Radialteil und w der Winkelteil

das Vierer-Volumenelemt muss invariant sein, sodass dV'² = A*B*C*dV² = dV² gelten muss.

normalerweise gilt dann C=B und A=1/B

und für die Schwarzschildmetrik A ~ 1-G/r, wobei G diese ganzen Konstanten enthält und r der Abstand von der Oberfläche einer zentralsymmetrischen gravitierenden Masse ist.

Es ist also ein hyperbolischer Zusammenhang zum Abstand gegeb, der die Außenraumkrümmung definiert.

Diese Koeffizienten sind eigentlich die Komponenten des metrischen Tensors, der In den Einsteingleichungen 'verschlüsselt' ist. Letztere sind also ein Differentialgleichungssystem, dessen Lösung diese Koeffizienten sind.

Die genaue Gestalt dieser Koeffizienten ergibt sich aus den Komponenten des Energie-Impulstensors, der die andere Seite der Einsteingleichunegn ausmacht. Im Falle der Schwarzschildmetrik ist dieser Energie-Impulstensor gleich Null, da außer der Masse keien zusätzlichen Energieformen die Gesamtenergie beeinflussen.

Unter diesen Voraussetzungen ergibt sich die Schwarzschildmetrik, in der, wie man oben sieht, die Außenraummetrik des Linienelements in einem hyperbolischen Zusammenhang zum Abstand steht.


Wenn nun aber eine Kosmologische Konstante =/= 0 berücksichtigt wird, dann sieht der Koeffizient A folgendermaßen aus:

A = 1 - G/r + K*r^a

was a genau ist weiss ich jetzt gherade nicht, es ist glaub ich 3. Muss man an der Einheit der kosm. Konst. ablesen. Ist nicht so wichtig.

Wichtig ist, dass sich offenbar mit zunehmenden r ein A > 1 ergibt! Das muss so interpretiert werden, als würde, wenn man den R^4 auf einen R³ reduziert, mit zunehmender Distanz zur felderzeugenden Masse die Raumzeit 'nach oben', also in positiver Richtung der ct-Achse krümmen.

Wenn man die Feldgleichungen mit Kosm. Konst. nicht auf eine zentralsymmetrische Masse, sondern auf den Innenraum einer idealisierten, sphärisch verteiliten Flüssigkeit anwendet, was üblicherweise als 'das Universum' herhalten muss, dann ergibt sich sowas wie das, was mann Friedmann Universum nennt (vielleicht sogar das FU, bin mir gerade nicht sicher), in Abhängigkeit der Kosmologischen Konstante.

Die Metrik sieht dann so aus, dass man den Rand des universums nie erreichen kann. Aber egal.

Was ich eigentlich sagen wollte ist, dass, auf eine zentralsymmetrische Masse angewandt, ergibt sich die oben erwähnte Metrik, mit A>1 für sehr große r.

Das ist dann so zu interpretieren, dass man von der Masse bei A>1 wegbeschleunigt wird, die Gravitation also abstoßend wirkt. Da die kosmologische konstante sehr serh klein ist, macht sich diese abstoßende Komponente nicht so schnell bemerkbar. Bei großen Entfernungen im All ist sie jedoch von Relevanz.

Offenbar - vermute ich persönlich - ist diese positiv gekrümmte Metrik der Raumzeit das, was man als Dunkle Energie interpretiert. Natürlich wird sich das nicht über Strahlung verraten, weil es eben einfach Resultat der Struktur der Raumzeit ist

'Dunkle Energie' stünde dann nicht notwendigerweise in einem besonderen Zusammenhang zu Dunkler Materie, nur das letztere eben den größten Teil der gravit. Masse im Universum ausmacht und daher die dominante Komponente bei der Strukturbildung im Universum ist.

was meinst Du?

Erratum: r = R + d. R=Rdius des Objekts und d= abstand von seiner Oberfläche.

[hainer]

Ja vermutlich.
Ich blick das mit der Schwarzschild-Metrik zwar nicht und mit der ART, bzw. Einsteinschen Feldgleichungen habe ich mich auch nicht beschäftigt, aber das PDF zur Nicht-Baryonischen Materie dürfte für Dich interessant sein:
http://astro.uni-tuebingen.de/~wilms/teach/cosmosemi/eibofner1.pdf

[Ermanameraz]

[Ermanameraz]

Was ich oben im Prinzip meinte ist, dass sich duerch die Kosmologische Konstante (nicht der Dichteparamter!) ein anderes Gravitationsgestz ergibt, als das übliche. In Folge dessen würde Gravitation auf lange Distanzen abstoßend wirken, wenn eben die abstoßende komponente überwiegt. Diese abstoßende Komponente könnte doch als Dunkle Energie missverstanden werden. Vielleicht kannst du das aus anderen Gründen bereits verneinen?

[hainer]

[quote="Erminamerjaz"]

[Ermanameraz]