Ziehmlich nahes schwarzes Loch...

[DELTA3]

Hi Orbit,

Wie meinen Sie das?

Ich weiss nicht, ob man sich hier im Forum siezt oder duzt, wie sind da die Regeln?

Ansonsten hatte ich gefragt, ob Schwarze Löcher zur DM zählen.
Za Ra's Antwort verstehe ich so, dass er meint, dass DM sich in sichtbare Materie umwandeln (degenerieren) könnte, oder vielleicht auch umgekehrt, so dass letztlich alles aus DM besteht, was wir Materie nennen.

Gruss, Delta3.

 

[Bynaus]

Wenn man von DM spricht, meint man in der Regel den nicht-baryonischen Teil der DM, das heisst, solche, die nicht aus den Teilchen der Atomkerne (wie Protonen und Neutronen) besteht. Es gibt schon auch baryonische DM, wie nicht-leuchtende Wasserstoffwolken, interstellare Materie wie freischwebende Planeten und Braune Zwerge und ähnliches. Diese macht aber höchstens einen sehr kleinen Teil der totalen DM aus.

Streng genommen sind SL auch nicht-baryonisch, schliesslich bestehen sie nicht mehr aus Baryonen. Aber wenn sie aus Sternen hervorgegangen sind, dann waren sie einst baryonisch und gehören somit zur baryonischen DM. Ob auch nicht-baryonische DM-Teilchen SL bilden können, ist eine andere Frage - schliesslich interagieren sie gravitativ miteinander und mit der baryonischen Materie, von dem her wäre das denkbar, auch wenn es keinen bekannten oder auch nur angedachten Mechanismus gibt, der DM-Teilchen so stark konzentrieren könnte, dass sie ein SL bilden.

 

[DELTA3]

Hallo Bynaus, danke für die Erklärung.

Wenn man von DM spricht, meint man in der Regel den nicht-baryonischen Teil der DM, das heisst, solche, die nicht aus den Teilchen der Atomkerne (wie Protonen und Neutronen) besteht.

Das heisst also den Teil, von dem man nicht weiss, was es ist. Soviel ich weiss, sollen das doch aber auch Teilchen sein, nach denen man schon lange sucht (Higgs-Teilchen?).

Es gibt schon auch baryonische DM, wie nicht-leuchtende Wasserstoffwolken, interstellare Materie wie freischwebende Planeten und Braune Zwerge und ähnliches. Diese macht aber höchstens einen sehr kleinen Teil der totalen DM aus.

Wie kann man denn zwischen der nicht sichtbaren baryonischen Materie und der nicht-baryonischen Materie unterscheiden? Und warum soll die baryonische DM nur einen sehr kleinen Teil ausmachen, schliesslich sind ja alle Sterne und Galaxien daraus entstanden und es könnte ja noch viel mehr davon im Universum vorhanden sein. Dazu kommen dann noch die SLs, ob baryonisch oder nicht, haben sie doch eine gewaltige Masse, besonders die super-massereichen SLs im Zentrum der Galaxien.

Ob auch nicht-baryonische DM-Teilchen SL bilden können, ist eine andere Frage - schliesslich interagieren sie gravitativ miteinander und mit der baryonischen Materie, von dem her wäre das denkbar, auch wenn es keinen bekannten oder auch nur angedachten Mechanismus gibt, der DM-Teilchen so stark konzentrieren könnte, dass sie ein SL bilden.

Zumindest könnten ja DM-Teilchen in SLs fallen und deren Masse vergrössern, da sie ja nicht wieder herauskommen können.

Gruss, Delta3.

 

[Orbit]

Wie kann man denn zwischen der nicht sichtbaren baryonischen Materie und der nicht-baryonischen Materie unterscheiden? Und warum soll die baryonische DM nur einen sehr kleinen Teil ausmachen, schliesslich sind ja alle Sterne und Galaxien daraus entstanden und es könnte ja noch viel mehr davon im Universum vorhanden sein.

Was man nicht sieht, kann man auch nicht unterscheiden.
Das angenommene Verhältnis DM : BM beruht auf Schätzungen. Auch mit den grosszügigsten Schätzungen kommt man halt bei weitem nicht auf die in einer Galaxie fehlende Masse (80% oder mehr).

Dazu kommen dann noch die SLs, ob baryonisch oder nicht, haben sie doch eine gewaltige Masse, besonders die super-massereichen SLs im Zentrum der Galaxien.

Die Masse des SL im Zentrum der Milchstrasse kennt man mittlerweile ziemlich genau: 4,3E6 Sonnenmassen. Die macht aber nur etwa 0,005 Promille der galaktischen Masse aus.

Orbit

 

[Bynaus]

Das heisst also den Teil, von dem man nicht weiss, was es ist. Soviel ich weiss, sollen das doch aber auch Teilchen sein, nach denen man schon lange sucht (Higgs-Teilchen?).

Das Higgs hat damit nichts direkt zu tun. Die hypothetischen Partikel nennt man in der Regel WIMPs, für Weakly Interacting Massive Particles. Dafür gibt es viele mögliche Kandidaten, darunter Neutralinos, Axions, Supersymetrische Teilchen, "Spiegelmaterie" etc etc.

Wie kann man denn zwischen der nicht sichtbaren baryonischen Materie und der nicht-baryonischen Materie unterscheiden? Und warum soll die baryonische DM nur einen sehr kleinen Teil ausmachen, schliesslich sind ja alle Sterne und Galaxien daraus entstanden und es könnte ja noch viel mehr davon im Universum vorhanden sein.

In Ergänzung zu Orbit: Man kann anhand der Verteilung der leichtesten Isotope (D, He3, Li6, Li7, die allesamt (zumindest mehrheitlich, z.B. im Fall von He3) im Urknall produziert wurden) im Universum abschätzen, wieviel baryonische Materie es beim Urknall gab. Gab es mehr Materie, würde eine andere Zusammensetzung resultieren, ebenso bei weniger. Die beobachtete Zusammensetzung passt zu einer ganz bestimmten baryonischen Materiedichte (im Urknall), und anhand dieser Abschätzung kann man dann sagen, dass die baryonische DM einen kleinen Anteil an der totalen DM haben muss.

Zumindest könnten ja DM-Teilchen in SLs fallen und deren Masse vergrössern, da sie ja nicht wieder herauskommen können.

Ja, natürlich.

Es gab übrigens vor ein paar Wochen eine Meldung über hypothetische "Gravasterne", die ihren Kerndruck nicht durch Fusion, sondern durch die Annihilation von DM Teilchen aufrecht erhalten.

 

[ZA RA]

Wie meinen Sie das?

a.ist die DM vielleicht in den ersten paar Tausend Jahren direkt nach BB zu MSL zusammen gefallen, die zu Baryonischer Materie zerstrahlt sind.
b. hat das Gravitationspotential von DM in den weiteren, anfänglichen hunderttausenden Jahren nach dem BB, vielleicht dafür gesorgt das sich aus dem `Urmaterial` Sterne und Galaxien formen konnten und ist dabei teils nochmals `degeneriert`.
Das sind aber alles Vermutungen die ich norm höchstens im GDM nennen würde.

Da Sie aber `Interesse` daran zu zeigen schienen, wollte ich es Ihnen auch gerne hier Beantworten.
MFG
z

 

[DELTA3]

In Ergänzung zu Orbit: Man kann anhand der Verteilung der leichtesten Isotope (D, He3, Li6, Li7, die allesamt (zumindest mehrheitlich, z.B. im Fall von He3) im Urknall produziert wurden) im Universum abschätzen, wieviel baryonische Materie es beim Urknall gab. Gab es mehr Materie, würde eine andere Zusammensetzung resultieren, ebenso bei weniger. Die beobachtete Zusammensetzung passt zu einer ganz bestimmten baryonischen Materiedichte (im Urknall), und anhand dieser Abschätzung kann man dann sagen, dass die baryonische DM einen kleinen Anteil an der totalen DM haben muss.

Ich weiss zwar nicht, wie das geht mit den Isotopen, aber ich gehe mal davon aus, dass es stimmt. Aber wenn man nicht zwischen baryonischer und nicht-baryonischer DM unterscheiden kann, wie kann man dann ihren jeweiligen Anteil abschätzen?

Es gab übrigens vor ein paar Wochen eine Meldung über hypothetische "Gravasterne", die ihren Kerndruck nicht durch Fusion, sondern durch die Annihilation von DM Teilchen aufrecht erhalten.

Da man bisher noch keine DM-Teilchen gefunden hat, ist das wohl tatsächlich sehr hypothetisch. Heisst das, dass man auch Anti-DM-Teilchen vermutet?

Die Masse des SL im Zentrum der Milchstrasse kennt man mittlerweile ziemlich genau: 4,3E6 Sonnenmassen. Die macht aber nur etwa 0,005 Promille der galaktischen Masse aus.

Na gut, es könnten aber ja noch Millionen von stellaren SLs in der Galaxis herumgeistern und da hat jedes >3 Sonnenmassen. Dazu kommen dann noch Neutronensterne, Weisse Zwerge, Braune Zwerge, Planeten, Gaswolken, etc.

Gruss, Delta3.

 

[Chrischan]

Hallo DELTA3,

Aber wenn man nicht zwischen baryonischer und nicht-baryonischer DM unterscheiden kann, wie kann man dann ihren jeweiligen Anteil abschätzen?

mal vereinfacht ausgedrückt:
1) Man kann ganz gut durch Beobachtung schätzen wieviel sichtbare Materie im Universum existiert.
2) Man kann ganz gut über das Alter des Universums und Modelle zur Sternentstehung und -entwicklung abschätzen, wieviel Materie inzwischen unsichtbar geworden ist (SL's, etc. = baryonische DM)
3) Man kann durch Beobachtung (u.a. über Spektren) auch einigermassen Abschätzen wieviel Materie in dunklen, kalten Wasserstoffwolken vorhanden ist (= baryonische DM)
4) Ebenfalls über einige Annahmen und Modelle kann man Abschätzen wieviel Materie in Planeten, etc. vorhanden ist.
5) Nach dem gleichen Motto kann man abschätzen wieviel Masse in Planemos, etc. existiert (= baryonische DM)

Das alles zusammen ergibt einen Wert für die gesamte baryonische Materie. Da man ebenfalls durch Beobachtung eine Größenordnung für die gesamte Materie hat (sichtbare + baryonische DM + nicht-baryonische DM), kann man das Verhältnis ganz gut abschätzen.

Gruß,
Christian

 

[Orbit]

ch weiss zwar nicht, wie das geht mit den Isotopen, aber ich gehe mal davon aus, dass es stimmt.

Solltest Du. Auf diesem Gebiet ist Bynaus wirklich ein Spezialist.

Heisst das, dass man auch Anti-DM-Teilchen vermutet?

Ja.

Na gut, es könnten aber ja noch Millionen von stellaren SLs in der Galaxis herumgeistern und da hat jedes >3 Sonnenmassen. Dazu kommen dann noch Neutronensterne, Weisse Zwerge, Braune Zwerge, Planeten, Gaswolken, etc.

Das alles hat man in die Schätzung schon einbezogen. Du musst davon ausgehen, dass das Heer von Astronomen weltweit, das seit Jahrhunderten am Werk ist, schon einigermassen über den Bestand seines Reviers Bescheid weiss.

Orbit

 

[ZA RA]

...noch Millionen von stellaren SLs in der Galaxis herumgeistern und da hat jedes >3 Sonnenmassen. ...

Hallo Delta

sozusagen min. 3 bis ca. 33 Sonnenmassen... wenn nicht noch um einiges mehr
möglich ist.... bei Stellaren Löchern.

Gruß
z

Ps http://www.astronews.com/news/artikel/2007/10/0710-044.shtml

 

[Sissy]

Hi DELTA,

Nach 13,7 Mrd. Jahren müssen doch sehr viele Sterne schon ihr 'Leben' beendet haben und es müsste doch massenhaft SLs geben.

die allererste Sternpopulation scheint deutlich massereicher gewesen zu sein, als die heute üblicherweise entstehenden Sterne. Dadurch sollten aus dieser Population auch mehr SL´s entstanden sein, als aus späteren Populationen.

Das wären dann alles stellare SL, die zur nicht sichtbaren Masse unserer Galaxie beitragen. Wenn ein solches SL nicht gerade Gas akkrediert, ist es ja unsichtbar. Aber sie umkreisen das Gravitationszentrum unserer Galaxie genau wie sichtbare Sterne und Gas- und Molekühlwolken. Sie bilden keine "Wolken" aus vielen SL´s - warum sollten sie das tun?

Die SN Überreste aus dieser Zeit sind nicht mehr nachweisbar. Das Gas der SN-Überreste breitet sich ja in alle Richtungen aus und wird dabei dünner.

Wie alt ein SN Überrest werden kann, um noch mit heutiger Technik nachweisbar zu bleiben, ist unbekannt. Man kann allerdings Simulationen machen. Soweit mir bekannt, liegt dann die Obergrenze für den Nachweis eines SN Überrests bei etwa 100.000 Jahren unter "günstigen" Bedingungen.

Einen Link dazu habe ich leider nicht parat, ich hab nur eine Notiz aus einer Vorlesung von Prof. Werner (Uni Tübingen) anläßlich eines Seminars.

Nachweisen könnte man eventuell ein "halbaltes" SL aus Population II, wenn es einen Begleiter hat, der wesentlich weniger Masse bei der Bildung mitbekommen hat und heute noch leuchtet.

Dazu müßte man sich die Positionen von Sternen der Population II sehr genau anschauen und untersuchen, ob sich mit Astrometrie und/oder Spektroskopie eine periodische Positionsveränderung ergibt...

Momentan wird erstmal ein Katalog erstellt, der viele Population II Sterne enthält...

Grüße
Sissy

 

[mac]

Verwendete Abkürzungen:
DM dunkle Materie
BM baryonische Materie (z.B. Protonen, Neutronen, aus der wir bestehen)
SN Supernova
SL schwarzes Loch



Hallo Delta3,

Na gut, es könnten aber ja noch Millionen von stellaren SLs in der Galaxis herumgeistern und da hat jedes >3 Sonnenmassen.

Dein Gedankengang dazu ist zwar naheliegend, endet aber in einer Sackgasse. (In der die ‚Ortskundigen‘ längst waren.)

Deine obige Vermutung steht ja in Wahrheit nicht isoliert von allen übrigen Vorgängen bei der Geschichte der Sternentwicklung (und nicht nur der, aber dazu gleich mehr). Bis ein Stern zu einem SL wird, laufen zahlreiche Prozesse ab, die alle ihre Spuren hinterlassen.

Alle Materie im Universum mit größeren Atomkernen als He (und kleinere Mengen Lithium) (für die Astronomen sind das die Metalle)wurde in Sternen ‚erbrütet‘. Damit diese erbrütete Materie aber erneut am Prozess der Sternbildung (wie z.B. in unserem Sonnensystem) teilnehmen kann, muß sie ihren ‚Brutkasten‘ verlassen können. Der Stern muß sie abblasen oder durch eine (Supernova) Explosion ins All schleudern. Über diesen Zusammenhang existiert aber eine direkte Koppelung zwischen dem Anteil schwererer Elemente im Universum und der Anzahl von Supernovae und damit auch der Anzahl stellarer SL’s. Der mag sich zwar durch immer noch bestehende Unsicherheiten bei den zu Grunde liegenden Prozessen um einige, von mir aus auch einige Dutzend Prozent nach oben oder unten schubsen lassen, aber wir reden hier von gut 500% die sich nicht erklären lassen.

Die nächste, davon völlig unabhängige Beobachtung, die stellare SL’s als (alleinige) Ursache für DM ausschließt, ist die viel zu geringe Anzahl an Microlensing-Beobachtungen. Übrigens erst recht viel zu gering für diesen ‚Strohhalm‘:

Dazu kommen dann noch Neutronensterne, Weisse Zwerge, Braune Zwerge, Planeten, Gaswolken, etc.

Gut, diese beiden oben genannten Beobachtungen ließen sich immer noch durch denkbare Prozesse bei der SL-Bildung sehr schwerer Sterne (einige hundert Sonnenmassen) der ersten, nahezu metallfreien Sterngeneration wegdiskutieren. Man denkt dabei an eine (nach außen) stumme oder leise Supernova vor dem Kollaps zum SL, so daß bei dieser SN kaum oder keine Metalle dem interstellaren Medium zugeführt werden . Ob das geht, kann ich nicht sagen, es scheint aber (bisher) nicht ausgeschlossen zu sein.

Würde man aber diesen Prozess und seine Folgen für die Zusammensetzung der Masse im Universum annehmen, dann käme man in Konflikt mit den (nicht nur) theoretischen Überlegungen zur primordialen Nucleosynthese.

Die ist nicht nur ein nettes Spielchen verträumter Theoretiker. Seit man immer leistungsfähigere Beschleuniger bauen kann, kann man auch immer genauer untersuchen, wie sich Materie (und Energie) verhält, wenn sie entsprechend kräftig miteinander kollidiert. Mit den so gewonnenen Parametern im Allerkleinsten und mit den Beobachtungen im Allergrößten, kann man sehr genau ausrechnen, wie sich die Materie im frühen, noch sternenlosen Universum genau zusammensetzen mußte.

Das unangenehme für Deine Überlegungen ist: Die Materie setzt sich im frühen Universum genau so zusammen, wie diese Theoretiker ausgerechnet hatten. Und das funktioniert nur dann, wenn es ziemlich genau so viel Materie (baryonische Materie) gibt, wie wir, ohne DM in Form von BM, beobachten und vermuten können.


Es gibt damit (immer nach derzeitigem Wissensstand) zwar immer noch (mindestens) zwei denkbare Alternativen: DM ist nicht BM. Das ist, trotz bisher ausbleibender direkter Beobachtung von DM der derzeitige Favorit.

Oder DM ist BM, dann braucht man aber eine kompliziertere Erklärung für die primordiale Nukleosynthese und ‚sanfte‘ SN’s für SL’s mit mehreren hundert Sonnenmassen. Da ich kein Fachmann auf diesem Gebiet bin, kannst Du getrost davon ausgehen, daß es da noch weitere Probleme gibt, die ich gar nicht kenne.

Zu den MOND-Theorien will ich hier, auch weil ich darüber keinen vollständigen Überblick habe, nur so viel schreiben, daß ich bisher keine kenne, die in Einklang zu bringen wäre mit den beobachteten, sehr unterschiedlichen Anteilen an DM in Kleingalaxien.

Herzliche Grüße und ein gutes und gesundes neues Jahr an Alle

MAC


Einige Quellen
http://de.wikipedia.org/wiki/Microlensing
http://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_microlensing
http://de.wikipedia.org/wiki/Dunkle_Materie
http://de.wikipedia.org/wiki/Primordiale_Nukleosynthese
http://de.wikipedia.org/wiki/Supernova#Paarinstabilit.C3.A4tssupernova
http://www.wissenschaft-online.de/astrowissen/lexdt_m05.html#mond

 

[DELTA3]

Hallo Mac,

das war eine ganz hervorragende und ausführliche Erklärung! Vielen Dank, dass du dir die Zeit dafür genommen hast!

Die angefügten Links werde ich auch noch eingehend studieren, wenn es meine Zeit erlaubt.

Zu Sissy's Beitrag wollte ich noch anmerken, dass ich mit "riesigen Wolken von SLs" nicht unsere Milchstrasse bzw. innergalaktische Wolken gemeint habe, sondern die zwischen den Galaxien und Galaxienhaufen verteilte DM.

Danke für eure Erklärungen,
Delta3.