Dunkle Materie: Alternativtheorie besteht Zwerggalaxientest

astronews.com Redaktion

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Die Vorstellung, dass sich das Rotationsverhalten von Galaxien nur mithilfe von Dunkler Materie erklären lässt, ist einigen Astronomen ein Dorn im Auge. Sie bevorzugen daher ein alternatives Modell, das auf einem modifizierten Gravitationsgesetz beruht. Jetzt haben sie diese als MOND bekannte Theorie an mehreren Zwerggalaxien getestet. (18. Februar 2013)

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lynx007

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http://de.wikipedia.org/wiki/Modifizierte_Newtonsche_Dynamik

Hab mich versucht da rein zu lesen, bei den Formeln steige ich aber aus. Kann mir vielleicht jemand der bisl Fleißiger in der Schule war als ich, mir diese Theorie etwas näher bringen?

Und was hat es mit Cluster-Merger 1E 0657-558 auf sich. Was genau hat man beobachtet oder nicht beobachtet? Und warum dann gerade Dunklematerie? Ist es einfach "cooler", oder gibt es dafür einen praktischen nachvollziehbaren Grund, das diese Theorie mehr Anhänger findet, Populärer ist? Wiedersprechen sollen sich beide Theorien ja nicht unbedingt, weshalb dann diese "Lagerbildung"?

Grüße
lynx
 
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Kibo

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Um es vereinfacht zu erklären:

Die MOND Theorie passt die normale Theorie der Gravitation, den aktuellen Beobachtungen mittels Korrekturtermen an. Gravitation verhält sich also nach MOND einfach nur etwas anders bei kosmisch relevanten Größenordnungen, eben so wie es die Beobachtungen implizieren würden.
Das ist klassische empirische Wissenschaft nach altgriechsicher Tradition. Das Problem daran ist, man erhält eine Theorie, die die getätigten Beobachtungen vorhersagen würde, weiß aber trotzdem nicht ob der Gedankengang stimmt.
(Beispiel: "Die Sonne dreht sich um die Erde"-> Sieht so aus, fühlt sich so an, ist aber trotzdem nicht so)

mfg
 

TomS

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Nach kurzer Suche stößt man auf die Tensor–vector–scalar gravity als einzig ernstzunehmende kovariante Feldtheorie. Inwiefern diese Erweiterung untersucht wird, bzw. ob immer noch die überholte MOND ursprünglicher Prägung gemeint ist kann ich nicht sagen.
 

mac

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Hallo,

Marcel Pawlowski, einer der Co-Autoren von http://arxiv.org/abs/1006.1647 hatte hier: http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2010/06/15/dunkle-materie-widerlegt/ in der Diskussion, etwa ab #49 (17.6.2010) über mehrere Beiträge in meinen Augen recht anschaulich erklärt, wo man derzeit bei MOND-Abkömmlingen nach plausiblen Erklärungen sucht.

Zu der damals veröffentlichten Arbeit gab es auch von Kroupa und Pawlowski einen Artikel in Spektrum der Wissenschaften http://www.wissenschaft-online.de/artikel/1039977, den man auch als PDF frei runterladen darf.

Der oben zitierte Blog-Artikel von Florian Freistetter gibt zu diesem Thema auch eine gute Zusammenfassung. Und wenn man in arxiv nach Kroupa und Pawlowski sucht, gibt es auch einige neuere Arbeiten dazu.

Herzliche Grüße

MAC
 

lynx007

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Um es vereinfacht zu erklären:

Die MOND Theorie passt die normale Theorie der Gravitation, den aktuellen Beobachtungen mittels Korrekturtermen an. Gravitation verhält sich also nach MOND einfach nur etwas anders bei kosmisch relevanten Größenordnungen, eben so wie es die Beobachtungen implizieren würden.
Das ist klassische empirische Wissenschaft nach altgriechsicher Tradition. Das Problem daran ist, man erhält eine Theorie, die die getätigten Beobachtungen vorhersagen würde, weiß aber trotzdem nicht ob der Gedankengang stimmt.
(Beispiel: "Die Sonne dreht sich um die Erde"-> Sieht so aus, fühlt sich so an, ist aber trotzdem nicht so)

mfg

Hallo Kibo,

Naja, aber wo ist da der unterschied zu Dunklen Materie(die eigentliche Frage) bzw der String-Theorie? Auch bei letzterem könnte man den Eindruck gewinnen, dass nur paar Dimensionen in die Formel gebaut wurden damit die Gleichung stimmt. :D Steinigt mich jetzt bitte nicht. ;)

Mir erschließt nicht warum dunkle Materie so Attraktiv und MOND so unsympathisch ist. Auch das der Vergleich mit mit dem Geozentischen Bild ist mir nicht klar. Denn wen man Genau hin geschaut hat(http://de.wikipedia.org/wiki/Aristarchos_von_Samos), hat ja man doch gerade gesehen das wir uns um die Sonne drehen und nicht umgekehrt. Der Hintergrund das man so lange an diesem Weltbild gehalten hat war ja eher in der Politik und dem Machterhaltung der Kirchen zu suchen.

Wie könnte man den Beweis erbringen das die Theorie von MOND bzw DM stimmt? Auf was müsste man hinschauen? Und wo liegen den die technischen bzw physikalischen Probleme, Ungenauigkeiten, Grenzen und Hürden?

Sorry, wen ich euch mit meinen laienhaften Fragen nerve. Mich Interessiert dieses Thema nur sehr. :)

Grüße Lynx
 
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lynx007

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Um es vereinfacht zu erklären:

Die MOND Theorie passt die normale Theorie der Gravitation, den aktuellen Beobachtungen mittels Korrekturtermen an. Gravitation verhält sich also nach MOND einfach nur etwas anders bei kosmisch relevanten Größenordnungen, eben so wie es die Beobachtungen implizieren würden.
Das ist klassische empirische Wissenschaft nach altgriechsicher Tradition. Das Problem daran ist, man erhält eine Theorie, die die getätigten Beobachtungen vorhersagen würde, weiß aber trotzdem nicht ob der Gedankengang stimmt.
(Beispiel: "Die Sonne dreht sich um die Erde"-> Sieht so aus, fühlt sich so an, ist aber trotzdem nicht so)

mfg

Naja, aber wo ist da der unterschied zu Dunklen Materie(die eigentliche Frage) bzw der String Theorie? Bei letzterem kann man doch auch den Eindruck gewinnen, dass nur paar Dimensionen in die Formel gebaut wurden damit die Gleichung stimmt.

Mir erschließt nicht warum Dunkle Materie so Attraktiv und MOND so unsympathisch ist, auf der Basis Argumentation. Auch das der Vergleich mit mit dem Geozentischen Bild ist mir nicht klar. Denn wen man Genau hin geschaut hat(http://de.wikipedia.org/wiki/Aristarchos_von_Samos), hat ja gerade gesehen das wir uns um die Sonne drehen und nicht umgekehrt. Der Hintergrund das man so lange an diesem Weltbild gehalten hat war ja eher in der Politik und dem Machtbestreben der Kirche zu suchen.

Wie könnte man den Beweis erbringen das die Theorie von MOND bzw DM stimmt? Auf was müsste man schauen? Und wo liegen den die technischen bzw physikalischen Probleme.

Sorry, wen ich euch mit meinen laienhaften Fragen nerve.
 

mac

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Hallo Lynx,

Wie könnte man den Beweis erbringen das die Theorie von MOND bzw DM stimmt?
man kann die Richtigkeit einer Theoirie nicht beweisen - man kann sie aber widerlegen. Also muß man durch Messungen positive und negative Übereinstimmungen zur Theorie suchen. Findet man negative Übereinstimmungen, also Widersprüche, muß man schauen, ob man die Theorie anpassen kann oder verwerfen muß. Das ist meßtechnisch bei diesem Thema auf allen Größenskalen immer noch sehr schwierig.

Alle MOND-Abkömmlinge haben dabei das Handycap, daß sie für alle Beobachtungen gleichzeitig die richtige Prognose machen müssen. DM ist da deutlich flexibler, weil man sich eben auch historische Abläufe von Ereignissen vorstellen kann, bei denen DM und BM nicht im selben Massenverhältnis aus diesen Ereignissen hervorgegangen sein müssen.

DM hat den, mit zunehmender Zeit drängenderen Nachteil, daß man sie bisher nur indirekt, via Gravitationswirkung, nachweisen kann.

DM hat das Plus, daß man mit DM bei Simulationen zur kosmologischen Entwicklung Übereinstimmung zwischen Theorie und Beobachtung herstellen kann. DM hat das Plus, daß sie in der kosmischen Hintergrundstrahlung die erwarteten Spuren hinterlassen hat. Was ich mir im Moment auch nicht gut vorstellen kann ist, wie MOND, ohne sehr spezielle Raumeigenschaften, nur mit BM, das Kunststück fertig bringen will, aus einem nahezu gleichförmig verteilten heißen Gas, innerhalb relativ kurzer Zeit Galaxien zu formen. Wenn ich das richtig verstanden habe, gelingt das mit DM nur deshalb, weil DM zu dieser Zeit schon relativ kalt gewesen sein muß und mit dieser Strukturbildung lange bevor Wasserstoff/Helium dazu in der Lage waren, begonnen hatte.

MOND muß auch hier alle Erfolge, die DM schon hatte, mindestens ebenso gut erzielen, was, wie man natürlich zugeben muß, rechentechnisch deutlich aufwändiger und schwieriger ist.

MOND-Abkömmlinge haben das Plus, daß sie einige (vielleicht nur scheinbare?) Widersprüche bei DM, besser erklären können. Ob nicht genau dieses Plus den MOND-Abkömmlingen bei anderen Beobachtungen das 'Genick' brechen wird, bleibt abzuwarten. Ich hab‘ auch mit Marcels damaligen Erklärungen bisher keinen Plan, wie z.B. die bei etlichen Zwerggalaxien scheinbar von der Größe abhängige DM-Konzentration mit MOND erklärbar werden soll. Um eine solche Aussage aber auf eine vernünftige Basis zu stellen, müßte ich mit den vorhandenen Daten selber nachrechnen. Dabei kann aber noch nix raus kommen. Denn wenn diese Daten gut genug wären, hätten die Profis sie längst in dieser Konkurrenz ‚nutzbringend‘ angewandt, so wie es Kroupa et. Al. und jetzt eben auch McGaugh mit einer (repräsentativen?) Auswahl von Zwerggalaxien getan haben.

Bei MOND-Abk. genügt es aber eben nicht, für 10, 20, 50, 80% aller Beobachtungen so gut oder besser zu funktionieren, als DM, sie muß für alle Beobachtungen funktionieren. Denk dabei nur mal an den Aufstand, den die sog. Pioneer-Anomalie verursacht hatte, weil eben die Pioneer-Sonden sich meßbar anders verhielten, als die gleich weit entfernten Planeten.

Eine wesentliche Kritik an MOND ist dabei auch, daß die (mathematische) Beschreibung im Laufe der Jahrzehnte immer komplizierter werden mußte, um neue Beobachtungen nicht zu verletzen.

Herzliche Grüße

MAC
 

mac

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Hallo Ich,

Andersrum formuliert: MOND (ohne DM) hat das Minus, durch eben diese Spuren widerlegt zu werden.
unterstellst Du damit nicht, daß z.B. Kroupa und McGaugh diese Messungen ignorieren? So weit mag ich mit meinem lückenhaften Wissensstand zu allen Pros und Contras zu diesem Thema, nicht gehen. Immerhin konnte ich mit meinen 'Bordmitteln', die Argumentation von Marcel damals nicht widerlegen, auch wenn sie mir, neben den oben schon erwähnten Argumenten, nicht wirklich überzeugend erschien.

Herzliche Grüße

MAC
 

lynx007

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Hallo Mac,

danke für deine ausführliche Antwort. Aber warum existiert so eine konkurrierende Lagerbildung? Und wie und warum hat sich DM schneller abgekühlt? Bzw woher weiß man das, dachte man weiß noch gar nicht was eigentlich DM ist... das verwirrt mich dann doch ein wenig.

Andersrum formuliert: MOND (ohne DM) hat das Minus, durch eben diese Spuren widerlegt zu werden.

Das verstehe ich nicht. Welche Spuren sind das und warum sind sie gleich ein Beweis gegen Mond? Verstehe immer noch nicht warum sich beide Theorien ausschließen. Oder ist das wieder nur so ein gezanke zwischen Theoretikern und den Experimentelen Forschern. Wobei das war glaub ich in der Teilchenphysik, was aber ja streng genommen auch zum Universum gehört. ;)

Was hat es mit Cluster-Merger 1E 0657-558 auf sich? Bin nicht so gut in English, leider.

grüße lynx
 
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RPE

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Hallo lynx,
Konkurrenz belebt das Geschaeft. So auch in der Wissenschaft. Dies ist auch durchweg sehr positiv, da so saemtliche Theorien staendig wieder aufs neue ueberprueft werden, und evtl. Fehler aufgedeckt werden. Es gibt sicher auch in der Wissenschaft unschoene Auswuechse, wenn zuviel Geld (Forschungsgelder) ins Spiel kommen, aber trotzallem wird es schlussendlich wieder auf den vorherigen Punkt ankommen. Die Theorie muss allem standhalten.

Spuren, die im Mikrowellen-Hintergrund zu erkennen sind, und die zur beobachteten sehr grossskaligen Verteilung bzw. Klumpung der sichtbaren Materie im Universum gefuehrt haben zu scheinen. Ohne jegliche DM scheint die beobachtete Materieverteilung nicht erklaerbar zu sein. Also wenn DM schon dafuer noetig ist, warum krampfhaft versuchen, ein paar Millarden Jahre spaetere Dinge wie Galaxienrotationen ohne DM erklaeren zu wollen.
 

TomS

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Die originale MOND Theorie wirkt ad-hoc und zurechtgezimmert. Feldtheoretische Verallgemeinerungen der ART sind da flexibler und entsprechen der modernen Beschreibung (Feldtheorie, Symmetrien, Kovarianz, ...).

Generell: man kann die ART als einen speziellen Vertreter einer großen Klasse von Theorien begreifen, d.h. f(R) mit dem Spezialfall f(R) = R entspr. d. ART, f(T) mit dem Spezialfall des Fernparallelismus, f(R,T), Einstein-Cartan als Spezialfall, Skalar- und Vekor-Erweiterungen der ART, ... Dann erscheinen die MOND-Abkömmlinge gar nicht mehr so abwegig zu sein.

Prinzipiell sollte man aber nicht zu viele verschiedene Mechanismen einführen (Ockham's Razor). Welchem man konkret den Vorzug gibt ist ggw. wohl noch Geschmacksache, da experimentell nicht eindeutig belegbar. Ich halte erweiterte Theorien der Gravitation für nicht schlimmer als das Postulieren neuer Teilchen, für die man experimentell keine Hinweise hat. Am LHC werden SUSY etc. nicht kategorisch ausgeschlossen, aber auch durch kein einziges Experiment gestützt.
 
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Ich

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mac schrieb:
unterstellst Du damit nicht, daß z.B. Kroupa und McGaugh diese Messungen ignorieren?
Kommt drauf an, was sie behaupten. Es ist eine Sache, darauf aufmerksam zu machen, dass sich Rotationskurven gut mit MOND beschreiben lassen. Das ist schön und gut.
Eine ganz andere Sache ist es, zu behaupten, dass es keine (nichtbaryonische) DM gibt, dass also MOND oder eine ähnliche Theorie DM ersetzen kann. DM sieht mal ganz laut im CMB, und egal was die Leute in Galaxien oder Clustern messen, das geht nicht weg davon.
lynx schrieb:
Aber warum existiert so eine konkurrierende Lagerbildung?
Weil die Leute hinter ihren Theorien stehen, bis es gar nicht mehr anders geht, manchmal auch länger. Die Außenseitermeinung ist dabei in der öffentlichen Wahrnehmung überrepräsentiert: während vom Mainstream nach einiger Zeit eigentlich keiner mehr drauf reagiert (ist eh schon alles gesagt), wird das jeweilige Steckepferd vom Außenseiter bis zum Umfallen beworben. Was nicht schlecht ist, nur manchmal nervig.
Jährlich wird mindestens fünfmal in der Presse behauptet, dass DM widerlegt sei. Wenn du nachliest, woher diese Aussagen kommen, wirst du immer auf dieselben paar Namen stoßen. Wenn du z.B. Kroupa rausnimmst, dann wird dieses zweite "Lager" schon ganz erheblich leiser, dann bleiben fast nur noch die Urheber der jeweiligen alternative Theorie.
Welche Spuren sind das und warum sind sie gleich ein Beweis gegen Mond? Verstehe immer noch nicht warum sich beide Theorien ausschließen.
Die schließen sich nicht aus. Ein Beweis für DM ist kein Beweis gegen MOND und andersrum.
Aber ein unabhängiger Beweis für DM widerlegt die Annahme, dass MOND die DM ersetzen könnte. Und wenn man eh DM hat, dann wird sowas wie MOND natürlich ganz erheblich unattraktiver, weil man damit die Sache nur verkompliziert, ohne als Gegenwert wenigstens eine andere Komplikation (DM) loszuwerden.
TomS schrieb:
Ich halte erweiterte Theorien der Gravitation für nicht schlimmer als das Postulieren neuer Teilchen, für die man experimentell keine Hinweise hat.
In meinem Weltbild ist das schon etwas schlimmer, weil die ART schon etwas sehr Schönes ist, während das Standardmodell eh ein rechter Saustall ist, wo ein, zwei weitere Teilchen nicht sooo auffallen. Übertrieben gesagt.
Aber das sind rein ästhetische Gründe, im Prinzip gebe ich dir Recht, dass beides gleich "schlimm" ist. Wenn man natürlich durch Postulieren des einen das andere auch nicht los wird, dann wird's doppelt schlimm.
 
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mac

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Hallo ich,

vielen Dank für den Link!

Um zum Rest mehr zu schreiben, als ich es bereits getan habe, müßte ich erst sehr viel mehr (besonders zu MOND) lesen, was mir im Moment eher wie Zeitverschwendung vorkommt.

Aber die Fragen von lynx, für deren (noch teilwese ausstehende) Beantwortung ich lesen mußte und muß und Dein Link, waren da schon ganz hilfreich, weil ich jetzt immerhin etwas mehr verstanden habe, als die rein verbale Aussage zu der Signatur der DM im CMB. Um diesen Teil aber schon mit einfachen Worten erklären zu können, will ich mich selber noch etwas besser 'ins Bild' bringen. Da konkurrieren allerdings gerade mehrere, ganz unterschiedliche Interessen miteinander. :)

Herzliche Grüße

MAC
 

Bernhard

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DM sieht mal ganz laut im CMB, und egal was die Leute in Galaxien oder Clustern messen, das geht nicht weg davon.
Hallo Ich,

laut "google" wird hier aus den Fluktuationen des CMB (die in den letzten Jahren ja recht genau gemessen wurden) via Analyse der Frequenzen und auch über die allgemeine Form darauf geschlossen, dass das Universum global flach ist, was dann gemäß ART und der kritischen Dichte zu den rund 75% "fehlender" Materie (= dunkle Materie + dunkle Energie) führt.

Hast Du eventuell noch Links auf Veröffentlichungen (arxiv, o.ä), wo der Schluss von der Form der Fluktuationen auf die globale geometrische Struktur des Universums erklärt wird?
MfG
 

RPE

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Da war doch irgendwo son interaktiver Rechner, wo man Parameter aendern konnte, und sah wie es sich aufs Powerspektrum etc. auswirkt. Kann sich da jemand erinnern, wo das war? Ich meine mich zu erinnern von diesem Formum aus darauf gestossen worden zu sein...
 
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