Galaxien haben einen höheren Anteil an Dunkler Materie als das Universum insgesamt

Bynaus

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http://www.spacedaily.com/reports/Shining_A_Light_On_Missing_Ordinary_Matter_999.html

Hier das arxiv-Preprint dazu: http://arxiv.org/abs/0911.2700

Sehr seltsam. Das gesamte Universum hat einen baryonischen Masseanteil von etwa 17%, dh, 17% aller gravitativ wirkenden Masse im Universum ist baryonisch, der Rest (83%) ist Dunkel.

Bei Galaxien ist dieser Anteil baryonischer Materie jedoch offenbar tiefer, bzw, wie im Titel erwähnt, der DM-Anteil ist höher. Je kleiner die Galaxie, desto stärker überwiegt der Anteil der DM. Für Zwerggalaxien beträgt der baryonische Massenanteil sogar nur gerade 0.2%.

Wow. Ich hätte spontan das Gegenteil erwartet, aber so stellt sich die Frage: wo sind all die "fehlenden" Baryonen hin?

EDIT: Es könnte natürlich sein, dass das ganze mit der Entdeckbarkeit von baryonischer Materie zu tun hat - wenn sie z.B. umso schwieriger zu entdecken ist (aus welchen Gründen auch immer), je kleiner die Masse der Galaxie ist, dann liegt ein solcher Zusammenhang drin.
 
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mac

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Hallo Bynaus,

Ich habe in den vergangenen gut 4 Jahren, in denen ich diese, (wenn auch, zu meiner Freude, nicht ganz exclusiv) auf eigenem Mist gewachsene Idee verfolge, nur die primordiale Nukleosynthese als starkes Gegenargument gefunden. Leider kann ich die Qualität und die Grenzen dieses Gegenargumentes nicht selber prüfen, da mir das dazu nötige ‚Handwerkszeug‘ fehlt.

Gemeinsam mit der Beobachtung der beschleunigten Expansion des Universums erscheint mir aber der für die primordiale Nukleosynthese angenommene zeitliche Ablauf der Expansion zumindest nicht unangreifbar, auch wenn ich für einen solchen Angriff nicht auch nur im Ansatz kompetent bin.

Abgesehen davon paßt auch die von Dir hier gepostete Beobachtung zu dem im oben genannten Link Vermuteten Masse-Grab. Keine, in den vergangenen Jahren z.B. bei Astronews veröffentlichte Beobachtung von DM widerspricht dieser Überlegung.

Quantitativ, aber nicht so sehr qualitativ Unklar ist mir aber bei dieser Überlegung bisher die Verteilung der Masse in unserer Milchstraße. Damit die, gemeinsam mit diesem Masse-Grab plausibel bleibt, müssen diese, vielleicht einige hundert M0 schweren SL’s, eine homogenere Verteilung als die sichtbare BM haben.

Welche Mechanismen könnten dafür sorgen, bzw. gesorgt haben?

Sie müssen sich sehr früh gebildet haben. Nun, das ist trivial, wenn sie sich überhaupt nur bei Abwesenheit von Metallen bilden können.

weil das Gas vor den ersten Sternbildungen kälter war, als in der anschließenden Reionisationsära, mußte es nicht so dicht sein wie danach . Das spricht aber dafür, daß sich sehr früh zahlreiche lokale, kleinere Massenansammlungen gebildet haben (vielleicht Kleingalaxiengröße oder Kugelaufengröße oder vielleicht sogar noch kleiner) und die größeren Galaxien erst später mit fortschreitender Granulation und Konzentration.

Dieser Vorgang läßt es plausibel erscheinen, daß sich zunächst, fast überall, fast gleichzeitig, sehr viele, sehr schwere Sterne mit einer relativ homogenen Verteilung über das ganze Universum gebildet haben, die wie in dem Link aus meinem vorherigen Post beschrieben, stumm zu SL’s mit einigen hundert M0 innerhalb von sehr kurzer Zeit fort entwickelt haben. Diese SL’s konnten im weiteren Verlauf ihre hohe, durch potentielle Energie der Lage gespeicherte Energie nur wesentlich schlechter abbauen, als das Gas aus dem sich im weiteren Verlauf die Sterne der nachfolgenden Generationen gebildet haben, so daß die heute beobachtete homogenere Verteilung der DM mir dazu, auch bei einem solchen Szenario, plausibel erscheint.

Was mir nicht sehr plausibel erscheint, ist die nötige Effektivität diese Pozesses, wenn er wirklich die DM komplett erklären soll. Dann nämlich darf er nur 20% des gesamten Gases übrig gelassen haben. Das paßt nur mühsam, oder gar nicht zu der heute beobachtbaren Masseverteilung in der Milchstraße zwischen Gas und Sternen von etwa 1:1. Andererseits zeigt die Massenverteilung der gebildeten Sterne in den dichten Sternentstehungsgebieten unserer Milchstraße in die richtige Richtung,

Die zu schluckende Kröte wäre dann eine nahezu gleichzeitig entstandene erste Sternengeneration. Ob das plausibel ist, kann ich quantitativ nicht prüfen. Es wäre aber, vielleicht sogar jetzt schon, überprüfbar, zumindest müßte dafür zunächst mal prüfbar sein, ob sich eine für dieses Szenarion geeignete Homogenität, Dichte und Temperatur des Gases überhaupt mit den schon existierenden Beobachtungen vertragen kann.

Da auch diese Überlegung einerseits trivial ist, ich sie andererseits aber nirgendwo explizit als Alternative gelesen habe (außer als Andeutungen, im Zusammenhang mit der denkbaren Entstehung solcher 'stummer' SL's) , bin ich nicht sehr optimistisch, daß sich hier wirklich eine brauchbare konventionelle Erklärung für DM finden lassen könnte.

Herzliche Grüße

MAC
 
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Orbit

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Gelöscht, weil am Thema vorbei geschrieben. Sorry.
Ich melde mich später wieder.
Orbit
 
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DELTA3

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In dem Abstract ist ja nicht angegeben, auf welche Weise der baryonische Anteil ermittelt wurde.
Es könnte natürlich sein, dass das ganze mit der Entdeckbarkeit von baryonischer Materie zu tun hat - wenn sie z.B. umso schwieriger zu entdecken ist (aus welchen Gründen auch immer), je kleiner die Masse der Galaxie ist, dann liegt ein solcher Zusammenhang drin.

Das würde ich zunächst auch mal so vermuten. Bei weit entfernten Zwerggalaxien kann man doch wahrscheinlich die schwachen Roten Zwerge garnicht mehr erkennen, oder werden die einfach aus der Anzahl der sichtbaren hellen Sterne hochgerechnet? Das könnte bei den Zwerggalaxien doch schon zu nicht unbeträchtlichen Unsicherheiten führen.

Gruss, Delta3.
 

Bynaus

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Diese Unsicherheiten werden im preprint mit einem Faktor 2 begrenzt. Das macht keinen signifikanten Unterschied (einmal mehr ;) ).
 

Bynaus

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@Mac: Nur um sicher zu gehen: Verstehe ich dich richtig, dass du denkst, dass signifikante Mengen von baryonische Materie durch PISN zerstrahlt worden sind?
 

Ich

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Mac meint, dass ~80% der Materie in Form Schwarzer Löcher vorliegen könnte, die bei diesen SN entstanden sind.

Mac, zu der Nukleosynthese-Geschichte (und dieser Idee allgemein) mag dich interessieren, was Garth hier ab #8 vorbringt.
Mir persönlich kommt's sehr unwahrscheinlich vor, d.h. es macht mehr Probleme als es löst: LCDM-konforme Ergebnisse von WMAP, BAO und SN1a müssen erklärt werden, massive SL in großer Zahl müssen unsichtbar bleiben etc.
Soweit ich weiß sind die WMAP-Ergebnisse nicht mit der Idee vereinbar.
 

mac

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Hallo Bynaus,

@Mac: Nur um sicher zu gehen: Verstehe ich dich richtig, dass du denkst, dass signifikante Mengen von baryonische Materie durch PISN zerstrahlt worden sind?
nein, ich meine diesen Absatz:
Wiki schrieb:
Modellrechnungen[4] für verschwindende Metallizität und ohne Berücksichtigung einer möglichen Rotation oder von Magnetfeldern liefern für das Einsetzen der Paarinstabilität eine kritische Masse des Heliumkerns von 64 Sonnenmassen. Wird die Masse des Heliumkerns größer als 133 Sonnenmassen, so kann die Kernexplosion den weiteren Kollaps nicht verhindern, der somit weiter zu einem Schwarzen Loch kollabiert. Rechnet man diese Helium-Kernmassen auf die notwendige Gesamtmasse eines Hauptreihensterns (unter Vernachlässigung von Massenverlusten) hoch, so ergibt sich für die PISN ein Massenbereich von etwa 140 bis 260 Sonnenmassen. Aus diesem Grund wird dieses Szenario im heutigen Universum als unrealistisch angesehen und vorwiegend bei der ersten Sterngeneration in Betracht gezogen – dort könnte dieser Mechanismus jedoch eine bedeutende Rolle bei der Anreicherung des intergalaktischen Mediums mit schwereren Elementen gespielt haben.

Herzliche Grüße

MAC
 

mac

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Mac meint, dass ~80% der Materie in Form Schwarzer Löcher vorliegen könnte, die bei diesen SN entstanden sind.
Ja. (Mit allen Einschränkungen die mir meine ungenügende Sachkenntnis auferlegt)



Mac, zu der Nukleosynthese-Geschichte (und dieser Idee allgemein) mag dich interessieren, was Garth hier ab #8 vorbringt.
das ist interessant! Ich wußte bisher gar nicht, daß es auch für diesen Fall eine denkbare Kosmologie gibt.



Mir persönlich kommt's sehr unwahrscheinlich vor, d.h. es macht mehr Probleme als es löst: LCDM-konforme Ergebnisse von WMAP, BAO und SN1a müssen erklärt werden, massive SL in großer Zahl müssen unsichtbar bleiben etc.
Soweit ich weiß sind die WMAP-Ergebnisse nicht mit der Idee vereinbar.
Ja. Das kann ich auch, mangels Fachkenntnis, nur so hinnehmen.

Es spricht aus meiner Sicht auch nichts dagegen, daß beide Ideen im Rahmen ihrer jeweiligen Ober- und Untergrenzen friedlich koexistierten. UMa hatte vor zwei oder drei Jahren auch mal eine kurze Anmerkung dazu gepostet, daß die fehlenden Microlensing Ereignisse inzwischen nur noch durch solche, sehr massereichen SL's relativiert werden könnten. Ob das noch aktuell ist?

Herzliche Grüße

MAC
 

Ich

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UMa hatte vor zwei oder drei Jahren auch mal eine kurze Anmerkung dazu gepostet, daß die fehlenden Microlensing Ereignisse inzwischen nur noch durch solche, sehr massereichen SL's relativiert werden könnten. Ob das noch aktuell ist?
Ja, darauf bezog sich mein Beitrag hier. Du musst 80% der vorhandenen Materie in SL>~10 Sonnenmassen umwandeln, und nur wenig in kleinere. Wie gesagt kann mich die Idee nicht begeistern, aber unmöglich ist es von der Seite her nicht.
 
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Bynaus

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@Mac: Soviel ich weiss wiederspricht doch die beobachtete primoridale Isotopenverteilung der Idee, alle DM sei eigentlich BM, die nun in SL steckt, nicht?

Das eine "Alternativ"-Modell, das hier angesprochen wurde, scheint schon relativ alt (1989) zu sein, insbesondere scheint es älter als die Entdeckung der beschleunigten Expansion des Kosmos zu sein. Es fällte mir deshalb schwer, dieses zu beurteilen.

Ich halte es für durchaus denkbar, dass ein Teil der DM mit mittelschweren oder auch primordialen SL erklärt werden kann.

Es gibt ja durchaus Hinweise auf mittelschwere SL. Z.B: http://www.universetoday.com/2010/01/04/stellar-destruction-could-be-from-intermediate-black-hole/
 

mac

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Hallo Bynaus,

@Mac: Soviel ich weiss wiederspricht doch die beobachtete primoridale Isotopenverteilung der Idee, alle DM sei eigentlich BM, die nun in SL steckt, nicht?
Ja, das hatte ich auch geschrieben und bezweifelt und die Grundlage meines Zweifels in Frage gestellt. ‚Ich‘ hatte daraufhin auf das physicsforums.com verlinkt, wohl auch um mir zu zeigen, daß ich mit diesen Zweifeln weder der Erste, noch ganz alleine bin. ;)


Das eine "Alternativ"-Modell, das hier angesprochen wurde, scheint schon relativ alt (1989) zu sein, insbesondere scheint es älter als die Entdeckung der beschleunigten Expansion des Kosmos zu sein. Es fällte mir deshalb schwer, dieses zu beurteilen.
Ja, das kann ich auch genau so wenig, wie ich es beim Standardmodell kann.

Mit all dem will ich aber hier nicht den Eindruck erwecken, daß ich eine bessere Alternative zum derzeitigen Standardmodell hätte. Auch die Beobachtung der Massenverteilung die Du uns hier verlinkt hattest, kollidiert in meinen Augen nicht mit dem Standardmodell. Wenn man z.B. von CDM ausgeht, dann kann sich die Granulation auch so abgespielt habe, daß die BM der DM folgt und nicht umgekehrt und erst auf kleineren Skalen (Galaxien) gewinnt die BM durch ihre Fähigkeit kinetische Energie bei Kollisionen abzustrahlen einen Vorsprung bei der weiteren Konzentration.

Dadurch daß das Gas aus BM durch die Strahlung der Sterne wieder aufgeheizt wird, DM aber nicht, kühlt es in Gebieten in denen es nur sehr dünn verteilt ist langsamer ab als DM und auf diesem Wege entsteht auch ein Konzentrationsgefälle wie es hier beobachtet wurde.

Herzliche Grüße

MAC
 

Kibo

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Was haltet ihr von der Idee das dunkle Materie einfach früher "auskondensiert" also Klumpen bildet um die sich dann die sichtbare Materie in Form von Galaxien dann sammelt.

War jetz nur so eine Leihenvermutung
 

Orbit

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Wenn DM aus SUSYs besteht, dann ist diese Annahme richtig. Die existierten vor der BM.
Orbit
 

ZA RA

Gesperrt
@ Hallo,

ich habe nur ein und 1/2 bescheidene, wahrscheinlich auf Missverständnisse meiner laienhaften Überlegungen basierende, Fragen.

1. Spricht hier gerade der Grundtenor `eurer` Vorstellungen im Prinzip gegen ein primordiales SL Theorem und wenn ja warum?

1/2 Wird es nicht wesentlich einfacher des Kosmos gewachsene Strukturen, Entropien, Energie/Materiedichten, Fluchtverhalten, auf ein primordiales Sl Theorem, variabler Grössen, zurückzuführen?

Netten Gruss
z :eek:
 

Bynaus

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Was soll ein "primordiales SL Theorem" sein? Willst du wissen, ob "wir" primordiale SL für möglich halten?

Wenn sie sich so schnell gebildet haben, dass die Materie, aus denen sie entstanden, nicht zur primordialen Nukleosynthese beitragen konnten, dann ist das vermutlich schon möglich, wobei es aber wegen der "MACHO"-Beobachtungen Grenzen für ihre Masse und Häufigkeit gibt. Soviel ich weiss, wird man die Hypothese der primordialen SL (zumindest einer Variante davon - jene, die gerade heute verdampfen) mit dem Fermi-Teleskop testen können.
 

Franz_F

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Ich halte es für durchaus denkbar, dass ein Teil der DM mit mittelschweren oder auch primordialen SL erklärt werden kann.
@Bynauss u. an andere: Frage: Ich bin in der Sache nicht wirklich bewandert.
Wie schwer stellt man sich solche Mittelschweren SL vor (1 -1000 Mo, oder unter 1 Mo)?
und mit welcher Dichte würden sie ein Galaxie wie unsere, bzw unserer Gegend, durchsetzen?
 
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