Stopp des Gravitationskollapses durch Dunkel Energie möglich ?

[ralfkannenberg]

Hallo zusammen,

einmal mehr zeigt sich, dass mir als Mathematiker doch zahlreiche physikalische Grundlagen fehlen, so dass ich mich mit folgender Frage an die Spezialisten wenden möchte:

Etwas gar populärwissenschaftlich kann man sich die Dunkle Energie ja ein Stück weit als "abstossende Kraft" vorstellen, welche über die "Gravitation" funktioniert und eine beschleundigte Expansion des Universums zur Folge hat. Ich kann nicht so recht beurteilen, wie zutreffend oder wie irreführend diese Beschreibung ist.

Falls sie "so ungefähr" richtig wäre, könnte die Dunkle Energie aber auch auf den Gravitationskollaps eines Schwarzen Loches Einfluss nehmen und diesen verlangsamen oder gar ganz stoppen.

Meine Frage: Ist an so einer Idee was dran oder ist das völliger Blödsinn ?


Freundliche Grüsse, Ralf

[Orbit]

Ralf
Die Dichte der DE wird als konstant angenommen, die DE ist also proportional zum Raumvolumen. In einem SL ist deshalb 3 c^2/(2G4pi) oder 1,6E26 mal weniger DE als im Raum, den die Materie vor dem Kollaps einngenommen hat. Das Energie-Aequivalent der kollabierten Masse bleibt aber unverändert.
Im SL kann DE vernachlässigt werden.
Orbit

[ralfkannenberg]

Hallo Orbit,

danke schön :)

Freundliche Grüsse, Ralf

[Chrischan]

Hallo,
zur DM habe ich da auch mal eine kleine Frage:

Auf der einen Seite heisst es immer, daß DM mit der "normalen" Materie nur gravitativ interagiert, aber auf der anderen Seite höre ich immer nur vom Einfluß der DM auf die "normale" Materie, nie umgekehrt.
Auch in dieser Antwort von Orbit heißt es doch, beim Kollaps zieht sich nur die "normale" Materie zusammen, die Dichte der DM bleibt konstant. Oder?

Für mich klingt das so, daß die DM zwar auf die "normale" Materie gravitativ wirkt, aber nicht umgekehrt.
Liegt das an irgendeinen besonderen Eigenschaft der DM?
Oder hat das nur was mit dem Massenverhältnis (85% DM zu 15% "normale" Materie) zu tun? Frei nach dem Motto: Kreuzen sich ein Öltanker und ein Segelschiff, spürt das Segelschiff reichlich die Bugwelle des Tankers, der Tanker spürt jedoch nichts...

Danke und Gruß, Christian

[mac]

Hallo Chrischan,

Du verwürfelst hier DM und DE. ;)

Dunkle Materie (DM) scheint so beschaffen zu sein, daß sie kaum mit Materie wechselwirkt, außer eben durch Gravitation.

Wenn aber z.B. normale Materie bei der Sternentstehung ihre kinetische Energie nicht los werden könnte, dann würde daraus auch niemals ein Stern entstehen.

Diese Fähigkeit unterscheidet anscheinend DM von BM (baryonischer Materie) und deshalb kann sie auch nicht in dem Maße 'verklumpen'.

Die einzige Möglichkeit für DM sich an einem 'Ort' zu konzentrieren geht damit wahrscheinlich nur über den Umweg der BM.

DE ist noch viel 'geheimnisvoller', außer daß sie anscheinend mit der Größe des Raumes schritthaltend zunimmt, kann man wohl kaum etwas gesichertes zu ihr sagen.

Herzliche Grüße

MAC

[Orbit]

Chrischan
Ralf und ich haben hier über DE, die dunkle Energie gesprochen, jene also, welche für die beschleunigte Expansion des Universums verantwortlich sein soll. Über die weiss man ausser, dass ihre Dichte konstant sein müsste, nichts.
Die DM hingegen wurde inzwischen anhand ihres Gravitationslinseneffektes detektiert. Baryonische und dunkle Materie wechselwirken gravitativ, die Wirkung ist also wechselseitig. DE hingegen müsste eine der Gravitation entgegenwirkende, die Expansion beschleunigende Wirkung haben.
Gruss Orbit

[Chrischan]

Mac und Orbit,

danke für die Antworten, trotz meines versehentlichen Abschweifens zur DM... :o

Gruß, Christian

[jonas]

Hi mac

Du verwürfelst hier DM und DE.

Dunkle Materie (DM) scheint so beschaffen zu sein, daß sie kaum mit Materie wechselwirkt, außer eben durch Gravitation.

Wenn aber z.B. normale Materie bei der Sternentstehung ihre kinetische Energie nicht los werden könnte, dann würde daraus auch niemals ein Stern entstehen.

Ich glaube, jetzt hast Du auch ein wenig durcheinander gewürfelt. DM wechselwirkt nicht mit Strahlung. Mit BM dürfte die DM u.U. genauso wechselwirken wie BM untereinander. Das hiesse zum Beispiel, dass das Pauli Kriterium auch auf die Nachbarschaft von BM und DM Teilchen wirken könnte. Zumindest habe ich darüber noch keine Aussagen gelesen.

Und die kinetische Energie, die eine Gaswolke durch Abkühlung mittels Strahlung erstmal loswerden muss um zu einem Stern kollabieren zu können, hat ebenfalls zunächst einmal nichts mit der Existenz oder Nicht-Existenz von DM zu tun. Das Jeans Kriterium reicht dafür vollkommen aus.

[mac]

Hallo Jonas,

mein Vergleich DM und BM diente dazu zu erklären warum DM nicht oder zumindest nicht so stark klumpt wie BM, eben weil sie ihre kinetische Energie nicht durch Strahlung loswerden kann. Hab' ich offensichtlich nicht deutlich genug geschrieben.

Herzliche Grüße

MAC

[jonas]

Ah, ok, da hatte ich Deinen Gedanken wohl nicht richtig interpretiert gehabt. Alles wieder klar :)

[mac]

Hallo Jonas,


Alles wieder klar :)tut mir leid. Während ich sowas schreibe denke ich immer das alles klar sein sollte. Erst bei solchen Reaktionen wie jetzt von Dir merke ich, daß es gar nicht klar war. :o

Herzliche Grüße

MAC

[Nathan5111]

Hallo,

da wir hier ja eh GdM sind, möchte ich mein Bild von DE beisteuern.

In meinem 'Weltbild für den täglichen Gebrauch' (das hier im Forum bereits zwei Modifikationen erhalten hat) habe ich die DE als treibende Kraft einer raumzeitlichen Konvektion abgelegt, als Analogie zur irdischen Plattentektonik.
Sie ist für mich quasi die Ursache für die gitterartige Struktur des Universums, bestehend aus großen Leerräumen und Bändern aus Galaxien und größeren Strukturen.

Vielleicht hilft es (mir und/oder Euch).

Gruß Nathan

[komet007]

Mir gefällt der Vergleich sehr gut, sich die Dunkle Energie wie eine Flüssigkeit vorzustellen, in der die Materie "schwimmt" und sich darin langsam auflöst.
Ich glaube dass diesen Vergleich auch mal der gute Lesch in einer seiner Sendungen gebracht hat.

Gruß

[Orbit]

@ Nathan5111

Sie ist für mich quasi die Ursache für die gitterartige Struktur des Universums, bestehend aus großen Leerräumen und Bändern aus Galaxien und größeren Strukturen.
Dafür ist aber in den aufwändigen Simulationen, von welchen in diesem Forum auch schon die Rede war, nicht die DE, sondern die DM zuständig.

@ komet007
Und wo wurde die zunehmende Auflösung der BM, respektive deren Umwandlung in DE beobachtet?

Bildliche Vorstellungen sind halt Glückssache. Einstein hatte mit seinem Photonenreiter und dem Lift im freien Fall mehr Glück. :)

[Nathan5111]

Bildliche Vorstellungen sind halt Glückssache. Einstein hatte mit seinem Photonenreiter und dem Lift im freien Fall mehr Glück.

Naja, ich üb' halt noch!

[komet007]

Und wo wurde die zunehmende Auflösung der BM, respektive deren Umwandlung in DE beobachtet?

Naja, das kannst du eigentlich dauernd beobachten. Unsere Sonne wandelt ständig Materie in Strahlung und somit in Wärme um, die sie an den Raum abgibt. Die Raumexpansion dehnt die Wellenlängen dieser Strahlung immer weiter auf, bis sie irgendwann nicht mehr nachweisbar ist. Die BM unseres Universums gibt ständig Energie in irgendeiner Form an das Vakuum ab wenn du so willst (kinetische Energie, Wärmeenergie, Gravitationsenergie, Druck usw.)

[Joachim Stiller Münster]

Hallo Ralf, ich bin jetzt nicht die ganzen Einträge durchgegangen, glaube aber trotzdem etwas dazu sagen zu könnene. Deine Grundannahme stimmt nicht. Du musst grundsätzlich zwischen starken und schwachen bzw. nahwirkenden und fernwirkenden Kräften unterscheiden. Dunkle Energie, die ja eigentlich nur eine beschleunigende Kraft ist, ist eine schwache im ganzen Weltall verteilte, und damit fernwirkende Kraft, jedenfalls in der Modellvorstellung. Auf die Galaxien bzw. die Entsehung von schwarzen Löchern hat diese schwache Kraft nicht den geringsten Einfluss, da bin ich mir ganz sicher. Gruß Joachim Stiller Münster

[Orbit]

JSM
Hör doch einfach auf, solchen Schwachsinn zu posten!

[Joachim Stiller Münster]

Ich hab es Dir schon eimal gesagt, Du kannst gerne alles behaupten, nur begründet muss es sein. Wo bitte bleiben Deine Argumente. Ich habe hier nur widergegeben, was Lehrstoff an jedem Physikalischen Institut ist, damit wollte ich eigentlich einen Waffenstillstand anbieten. o.k? Gruß Joachim Stiller Münster

[Sheela3004]

Ralf ist übrigens , glaube ich, eine Woche gar nicht da.
Du must also jetzt schon etwas Geduld mitbringen.

Freundliche Grüße Christian Göpfert

[Orbit]

JSM
Ich mag einfach nicht mehr mit Dir diskutieren.
Orbit

[FrankSpecht]

Moin,

Auf die Galaxien bzw. die Entsehung von schwarzen Löchern hat diese schwache Kraft nicht den geringsten Einfluss, da bin ich mir ganz sicher. Gruß Joachim Stiller Münster
Siehe dazu: Big Rip (http://en.wikipedia.org/wiki/Big_Rip)

First, the galaxies would be separated from each other. About 60 million years before the end, gravity would be too weak to hold the Milky Way and other individual galaxies together. Approximately three months before the end, the Solar system would be gravitationally unbound. In the last minutes, stars and planets would be torn apart, and an instant before the end, atoms would be destroyed.
Hervorhebung durch mich

So ganz ohne "geringsten Einfluss" geht das also auch wieder nicht. Ist alles eine Frage der Dichte.

PS: Siehe auch: Andreas Müller (http://www.wissenschaft-online.de/astrowissen/lexdt_b03.html#br)

[komet007]

Zu diesem Thema würde auch gerade dieser Bericht gut passen.

http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/0,1518,569125,00.html (http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/0,1518,569125,00.html)

[komet007]

Im Spiegel Bericht ist von "Masse der Dunklen Energie" die Rede:


Und so glauben Astronomen, dass die Dunkle Energie 70 Prozent der Masse des Universums ausmacht.

Ich frage mich, ob das fachlich korrekt ist, Energie vielleicht, aber doch nicht Masse. Mal etwas naiv ausgedrückt, lässt sich das Quantenvakuum ja nicht einfach auf eine Waage legen und dadurch dessen Gewicht bestimmen. :)

[Orbit]

komet007
Das ist doch egal. Du weisst ja, dass Masse und Energie quasi synonym behandelt werden.
Nach Deinem Kriterium dürfte man auch nicht mehr von der Masse der Erde sprechen; denn die hat auch noch keiner auf eine Waage gezerrt. Und die der Galaxie auch nicht und deren DM-Cluster schon gar nicht. :)
Trotzdem spricht man hier von Massenverhältnissen.
Gruss Orbit

[komet007]

Das ist doch egal. Du weisst ja, dass Masse und Energie quasi synonym behandelt werden.

lt. e = mc^2, ja. Vielleicht bin ich da gerade etwas pingelig, wobei ich davon ausgehe, dass Masse an sich nur durch "Teilchen" hervorgerufen werden kann, also Quanten mit Ruhemasse. Ich denke einfach, dass man generell doch unterscheiden muss zwischen reiner Energie woraus letztlich das Quantenvakuum besteht und Masse die von der Materie erzeugt wird.

[Ich]

Ich denke einfach, dass man generell doch unterscheiden muss zwischen reiner Energie woraus letztlich das Quantenvakuum besteht und Masse die von der Materie erzeugt wird.
Ja nein. Nach E=mc² sind das einfach zwei verschiedene Buchstaben bzw. Worte für dieselbe Größe, und in diesem Sinne kann man gar nicht unterscheiden. Eben deshalb gebraucht man Buchstaben wie Wort heutzutage üblicherweise für "Ruhemasse", damit sie nicht ganz verschwendet sind. Aber auch die hat keinen direkten Bezug zu "Teilchen" oder "reine Energie", so eine Trennung kann man in der Praxis gar nicht durchführen.
Bei der dunklen Energie ist tatsächlich Gesamtenergie gemeint, nicht Ruhemasse, die Bezeichnung als Masse geht also nach E=mc². Ihre Größe ist in dem Fall unabhängig vom Bewegungszustand des Beobachters, weil sie immer im Paket mit entsprechendem negativen Druck kommt, so, dass die Kombination invariant ist.

[Orbit]

Ich denke einfach, dass man generell doch unterscheiden muss zwischen reiner Energie woraus letztlich das Quantenvakuum besteht und Masse die von der Materie erzeugt wird.
In diesem Zusammenhang eben gerade nicht! Dehalb sind die kosmologischen Dichteparameter dimensionslos. Stell Dir vor, auf was für Parameter Du kämst, wenn Du Massendichte mit Energiedichte vergleichen würdest - sicher nicht auf ein 0,3/0,7-Universum. :)
Orbit

[komet007]

Ich habe gegenüber der Dunklen Energie wohl eine etwas zu materialistische Einstellung. :D

[ins#1]

Interessanter Artikel. Eine Frage dazu, bezogen auf die Hawking-Strahlung. Ich glaube einmal gelesen zu haben, dass schwere SL fast ausschließlich über virtuelle Photonen verdampfen und wollte deshalb fragen, ob der schleichende Massenverlust der SL durch den selben Prozess von statten geht, oder ob es sich um zwei völlig unterschiedliche Phänomene handelt.

edit: Anders gefragt. Ob ein schleichender Massenverlust der SL durch den selben Prozess von statten gehen könnte, z.B. wenn zwei virtuelle Photonen, die viele Lichtjahre voneinander entfernt sind, entstünden und nur eines der beiden Photonen hinter dem Horizont verschwünde. Quasi analog zur Hawkingstrahlung, nur eben als DE.
Ach, ich geb's auf.

Gruß
ins#1

[komet007]

edit: Anders gefragt. Ob ein schleichender Massenverlust der SL durch den selben Prozess von statten gehen könnte, z.B. wenn zwei virtuelle Photonen, die viele Lichtjahre voneinander entfernt sind, entstünden [I]und nur eines der beiden Photonen hinter dem Horizont verschwünde. Quasi analog zur Hawkingstrahlung, nur eben als DE.
Ach, ich geb's auf.

Das Thema hatten wir vor Monaten schon mal diskutiert, das Ergebnis war: Ein SL verliert durch Eigenwärme lt. Schwarzkörperstrahlung Masse, aufgrund Hawkingstrahlung, wenn ein Virtuelles Teilchen von seinem Partnerteilchen getrennt wird, und durch Tunneln von Strahlung durch den Ereignishorizont. Habe jetzt leider gerade keine Zeit den Thread zu suchen.

Gruß

[ralfkannenberg]

Hallo Joachim,


Hallo Ralf, ich bin jetzt nicht die ganzen Einträge durchgegangen,

schade


glaube aber trotzdem etwas dazu sagen zu könnene. Deine Grundannahme stimmt nicht.

Welche Grundannahme ist Deiner Meinung nach unzutreffend ?



Du musst grundsätzlich zwischen starken und schwachen bzw. nahwirkenden und fernwirkenden Kräften unterscheiden.

Könntest Du ein bisschen genauer beschreiben, was Du unter

- starken
- schwachen
- nahwirkenden
- fernwirkenden

Kräften verstehst ?



Dunkle Energie, die ja eigentlich nur eine beschleunigende Kraft ist, ist eine schwache im ganzen Weltall verteilte, und damit fernwirkende Kraft, jedenfalls in der Modellvorstellung.

Das "und damit" ist mir nicht klar: Wieso folgt aus "schwach im ganzen Weltall verteilt" => "fernwirkend" ?



Auf die Galaxien bzw. die Entsehung von schwarzen Löchern hat diese schwache Kraft nicht den geringsten Einfluss, da bin ich mir ganz sicher.

Könntest Du dieses "bin ich mir ganz sicher" auch noch ein bisschen begründen ?


Freundliche Grüsse, Ralf

[Joachim Stiller Münster]

Hallo Ralf,

bin nun auch mal wieder im Netz. Ich versuche es einmal ganz allgemein zu erklären. Die beschleunigende Kraft kann nicht materiegebunden sein, jedenfalls nicht in einer uns bisher bekannten Form, und 2. Sie ist stärker, als die Gravitation, denn sonst würde das Weltall nicht beschleunigt expandieren. Wäre die DE als beschleunigende Kraft nun an die Materie gebunden, an die Galaxien usw. "und" gleichzeitig stärker sein als die Gravitation, müsste uns hier in der Milchstraße schlicht alles um die Ohren fliegen. Ist doch leicht einzusehen. Demgegenüber ist anzunehmen, dass der wie auch immer geartete Träger der dunklen Energie, etwa das "angeregt fluktuierende Vakuum" oder was auch immer, sich im ganzen Kosmos verteilt, was für eine abstoßende Kraft auch ganz natürlich wäre. Eigenschaften, wie starke kraft, schwache Kraft, nahwirkende Kraft und fernwirkende Kraft, waren da nur ein, vielleicht etwas schwacher Versuch, einer genaueren Charakterisierung. Aber ich glaube, mit meiner allgemeinen Beschreibung geht es auch. Ich hoffe, Du kannst mir so weit zustimmen. Gruß Joachim Stiller Münster