Durchschnittsgröße der Sterne

[Bernhard Kletzenbauer]

Hallo Sterngucker,

beim Lesen des Buches, „Auf der Suche nach den ältesten Sternen“ kam ich auch wieder auf die Frage nach der Gesamtzahl- und dem Volumen aller Sterne im sichtbaren Teil des Universums zurück.

Meine Ausgangsberechnung war:
100 Mrd. x 100 Mrd. Sterne ergeben einen Würfel mit einer Seitenlänge von 21 544 347 Sternen. Wenn all diese Sterne so groß wie unsere Sonne wären (Durchmesser 4,6 Lichtsekunden), dann hätte dieser Sternen-Würfel eine Seitenlänge von 3,14 Lichtjahren.
Innerhalb eines Sichtbereichs mit 13,7 Mrd. Lichtjahren Radius ist das doch sehr wenig. Das ist schätzungsweise soviel wie ein Stecknadelkopf im Vergleich zu Luna.
Selbst wenn es 99 Mal mehr dunkle Materie und dunkle Energie gibt, haben wir insgesamt nur einen Würfel von 31,4 Lichtjahren Kantenlänge.
Und selbst wenn vor der Materie/Antimaterie-Reaktion am Anfang des Universums 1 Mrd. Mal mehr Antimaterie und Materie vorhanden waren, erhalten wir bloß 2 Würfel mit 3140 Lichtjahren Seitenlänge für alle Materie.
Ist der Materieanteil im Raumvolumen des Universums wirklich so winzig? Kein Wunder wenn die COBE- und WMAP-Meßergebnisse auf eine flache RaumZeit-Topologie hinauslaufen.

Um den Kreis zu schließen und auf das Buch zurückzukommen. Dort wird beschrieben, dass die ersten Sterne hauptsächlich Riesensterne waren, die relativ schnell wieder als Supernova und Schwarzes Loch endeten. Bis in der 2. oder 3. Sterngeneration endlich mal kleine Sterne wie unsere Sonne entstanden, erschienen eine Menge Schwarze Löcher im Kosmos. Wie groß mag wohl der Anteil dieser Schwarzen Löcher an der Gesamtmaterie sein? Vielleicht blieb ja nach der Materie/Antimaterie-Reaktion mehr Materie übrig als 1 Milliardstel?

Clear Sky

Bernhard

 

[Bynaus]

Die meiste Materie im Universum liegt nicht in Form von Sternen vor, sondern in Form von Gas und Staub. Die Milchstrasse mag 200 Milliarden Sterne haben, die zusammen etwa 200 Milliarden Sonnenmassen haben, aber da kommen noch einige 100 Milliarden Sonnenmassen Gas und Staub dazu.

 

[Bernhard Kletzenbauer]

... aber da kommen noch einige 100 Milliarden Sonnenmassen Gas und Staub dazu.

Werden die nicht der Dunklen Materie zugerechnet?

 

[ralfkannenberg]

Werden die nicht der Dunklen Materie zugerechnet?

Üblicherweise bezeichnet man heutzutage mit Dunkler Materie die nicht-baryonische und stillschweigend auch nicht-leptonische Materie.


Freundliche Grüsse, Ralf

 

[Kosmo]

Werden die nicht der Dunklen Materie zugerechnet?

Aber ganz bestimmt nicht! Schließlich ist diese Materie nicht dunkel, sondern leuchtet, beispielsweise im Infraroten.

Das ändert aber natürlich nichts daran, dass der Materiewürfel im Vergleich zum Raum geradezu winzig daherkommt!

 

[Bynaus]

Wie meine Vorredner schon sagten, Gas und Staub sind höchstens Teil der "baryonischen Dunkle Materie" - die nicht-baryonische (exotische, unbekannte) wird da nicht dazu gezählt. Universumsweit gibt es etwa sieben Mal soviel nicht-baryonische Dunkle Materie wie leuchtende Materie, das dürften also tausende von Sonnenmassen allein in unserer Galaxie sein.

Übrigens würde das Gas einen sehr viel grösseren Würfel füllen als ein Stern gleicher Masse, weil es nach dem idealen Gasgesetz natürlich sehr viel weniger dicht ist.

 

[ralfkannenberg]

Aber ganz bestimmt nicht! Schließlich ist diese Materie nicht dunkel, sondern leuchtet, beispielsweise im Infraroten.

Das ändert aber natürlich nichts daran, dass der Materiewürfel im Vergleich zum Raum geradezu winzig daherkommt!

Hallo zusammen,

bitte vorsichtiger argumentieren: Dunkle Materie ist ursprünglich ein Begriff dafür, dass das Rotationsverhalten der Milchstrasse nicht den Erwartungen aufgrund der Gravitationsgesetze entsprach, sondern so aussah, als müssten die Newton'schen Gravitationsgesetze geändert werden ("MOND") oder als gäbe es da noch rund 4x mehr Materie.

Und da stellte sich die Frage, woher diese zusätzliche Materie kam:

(1) MACHOs: grössere Ansammlungen von leuchtschwachen Sternen, Planeten, Plaetoiden, Staub- und Gaspartikeln
(2) WIMPS - also nicht-baryonische Teilchen
(3) Neutrinos, also leptonische Teilchen
(4) ...

(1) und (3) konnten mit diversen Methoden, (1) z.B. Gravitationslinsen-Phänomenen, die viel häufiger sein müssten, wenn es solche MACHOs gibt, ausgeschlossen werden.

(0) MOND wird eigentlich weltweit nur noch von wenigen Fans unterstützt, ist experimentell aber noch nicht endgültig widerlegt.


Aussichtsreichste Kandidaten für die Dunkle Materie sind also nach wie vor die WIMPS, wobei die Neutralinos aus der SUSY (Supersymmetrie) ein sehr guter Kandidat sind, da er sich aus den Grand Unified Theories ergibt und auch bei der Erweiterung des Standardmodells um supersymmetrische Partner als stabiles Endprodukt dieser supersymmetrischen Partner vorhergesagt wird; diese Neutralinos häten auch die gewünschten Eigenschaften.

Vorsicht noch: das Neutralino ist nicht der supersymmetrische Partner des Neutrinos, wie viele Laien irrtümlich meinen; da muss man sich bei Interesse also etwas tiefer einlesen.


Freundliche Grüsse, Ralf

 

[Kosmo]

Übrigens würde das Gas einen sehr viel grösseren Würfel füllen als ein Stern gleicher Masse, weil es nach dem idealen Gasgesetz natürlich sehr viel weniger dicht ist.

Ja, das ist klar. Ausgegangen war ich von einer Kiste mit gleichverteilter Dichte, sagen wir Durchschnittsdichte der Hauptreihe.

 

[Bynaus]

wir Durchschnittsdichte der Hauptreihe

NB: Die Dichte auf der Hauptreihe variiert sehr stark und hängt auch vom Alter des Universums ab (weil sich die Verteilung der Sterne über die Hauptreihe mit dem Alter des Universums ändert). Da Sterne auf der Hauptreihe einen Radius haben, der praktisch linear mit der Masse korreliert, kann man sich leicht ausrechnen, dass ein Roter Zwergstern eine massiv höhere Dichte haben muss als, sagen wir, ein Weisser Hauptreihenstern. Ein 20stel im Radius etwa bedeutet einen Faktor 400 bei der Dichte!