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Thema: dunkle Materie?

  1. #11
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    Hallo MAC,

    die 1e11 Sonnemassen müssen sich auf die Materie innerhalb der Sonnenbahn, errechnet aus Abstand der Sonne und Umlaufgeschwindigkeit, bezogen haben.

    1.
    Die damaligen (bis in die 70er) Werte für die Gesamtmasse müssen so zwischen um 200e9? Sonnenmassen betragen haben. Man fand damals, dass die Masse der bekannten sichtbaren Sterne nur ca. halb so groß wie die aus der Bewegung abgeleitete und führte das wohl auf schwache unbekannte Sterne (rote/braune/weiße Zwerge) und Unsicherheiten in den Masse und Entfernungsbestimmungen zurück.

    2.
    In den 70er Jahren wurden dann bei anderen Galaxien die Rotationskurven (mittels Dopplereffekt) bestimmt und sie zeigen auch in großen Abständen zum Kern einen flachen Verlauf ohne den erwarteten Keplerabfall. Und das obwohl die Helligkeit schon viel weiter innen stark abfällt und in den Außenbereichen praktisch Null ist. Merkwürdig.

    Später (80er) stellte man dann dies auf für die Milchstraße fest.

    3.
    Die Gesamthelligkeit der Galaxien ist nur ~25e9 Sonnenleuchtkräfte für Andromeda und 16-20e9 Sonnenleuchtkräfte (Unsicherheit Faktor ~2) für die Milchstraße

    4.
    Auch zur Masse der Sterne gibt es unterschiedliche Werte. früher nahm ma um 170e9 Sonnenmassen an und keine (echte) dunkle Materie, sondern viele schwache Sterne/ oder braune Zwerge. Da man trotz intensiver Suche in den 90ern nicht genügend davon fand, gehen neuere Modelle von nur ca 60e9 Sonnenmassen in Sternen aus (Unsicherheit Faktor 2), was auch besser zu Leuchtkraft passt. Außerdem gab es noch Micolensing suchen nach den MACHO's. Die fanden zwar einige Körper (mehr als man erwartet hatte) aber bei weitem nicht genügend für die fehlende Masse.
    Z.B.
    http://fr.arxiv.org/abs/astro-ph/0607207

    5.
    Staub und Gas würde man im Infraroten bzw. Radiobereich sehen.
    Was bleibt noch?

    6.
    Inzwischen gibt es Abschätzungen für die anziehende Masse in den äußeren Bereichen der Milchstraße. In den letzten Jahren ist man dabei auf Werte zwischen 400e9 und 6400e9 Sonnenmassen gekommen.

    7. Kürzlich wurden die Eigenbewegungen der Magalanischen Wolken genauer gemessen:
    http://fr.arxiv.org/abs/astro-ph/0606240
    http://fr.arxiv.org/abs/astro-ph/0508457
    Falls sie, wie anzunehmen, an die Milchstraße gebunden sind, muss ihre Geschwindigkeit kleiner als die Fluchtgeschwindigkeit in dieser Entfernung sein. Dies führt auf eine minimale Gesamtmasse der Milchstraße von ~600-700e9?(geraten, muss erst nachsehen) Sonnenmassen, wirkliche Masse vermutlich mehr.

    Grüße UMa

    PS: Sorry für die späte Antwort, aber ich komme zur Zeit nicht mehr ins Internet.
    Geändert von UMa (31.07.2006 um 13:51 Uhr)

  2. #12
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    mac, mir ist soeben etwas eingefallen: Beruht dein Modell darauf, die "Hälfte" der Galaxis, vom Zentrum nach aussen, zu simulieren? In diesem Fall würde die aussen liegende Materie natürlich in innen liegende beeinflussen - obwohl sie das in einem Modell, das die ganze Galaxis umfasst, nicht tun dürfte.
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  3. #13
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    Hallo MAC,
    Zitat Zitat von mac
    meinst Du damit Sonnenmassen jeweils innerhalb dieses Radius?
    ich meine damit, dass für große Radien (>=4kpc) näherungsweise die Masse bis zu diesem Radius proportional zum Radius ist, also
    M(<R)~R
    d.h. das Kugelschalen gleicher Dicke in etwa die gleiche Massen enthalten. Dieses Verhalten scheint sich mindestens bis ca 50kpc fortzusetzen.

    Gr&#252;&#223;e UMa
    Geändert von UMa (31.07.2006 um 15:33 Uhr)

  4. #14
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    Zitat Zitat von Bynaus
    Kannst du mir (per Mail) eine entsprechende Grafik schicken? Ich stell sie dann hier rein.
    Würd' ich gern tun, brauche aber die Adresse. Vielen Dank dafür! (ich sollte vielleicht mal über eine eigene Homepage nachdenken?)




    Zitat Zitat von Bynaus
    1. Es ist ja nicht gesagt, dass die Dunkle Materie gleichmässig im All verteilt ist, dh, unsere Galaxie könnte deutlich weniger DM enthalten als der Schnitt.
    Zusätzlich zum Postulat der DM steigert das nur mein Unbehagen der DM gegenüber.


    Zitat Zitat von Bynaus
    2. Man geht, soviel ich weiss, davon aus, dass die DM sich vor allem in einem Halo um die Galaxis herum befindet, nicht direkt in der Scheibe. Zudem soll sie, IIRC, sphärisch verteilt sein.
    Bynaus, ich weis dass das nicht Deine Idee ist, sondern die korrekte Beschreibung der derzeitigen Meinung. Aber lass Dir das mal auf der Zunge zergehen! Jeder? Superhaufen, Jede Galaxis, jeder Sternenhaufen ja sogar unser Sonnensystem, und die Atome, also über 30 Größenordnungen auf der Größenskala sind so aufgebaut, dass innen die größere Dichte ist als außen und bei der DM soll das umgekehrt sein? Das würde doch bedeuten DM macht Gravitation, aber wird selbst nicht davon Beeinflußt. Sie wird von baryonischer Materie zusammengehalten, obwohl sie vor ihr flieht. Damit das funktioniert, muß man aber ziemlich viel annehmen? Ich behaupt damit nicht dass das unmöglich ist, ich glaub’ es nur bisher nicht.

    Was bedeutet IIRC?


    Zitat Zitat von Bynaus
    Das ist eher seltsam: Hohlkugeln wirken ja auch Körper, die sich darin befinden, keine Kraft aus - so lange sie rotationssymetrisch sind, heben sich die Kräfte in alle Richtungen auf. Das gilt auch für "äquatorsymetrische Scheiben" aus einer Hohlkugel, z.b. ein "Ring" aus Materie. So lange sich ein Teilchen innerhalb des Ringes befindet, bewirkt der Ring selbst keine Kraft. Deshalb wäre es seltsam, wenn rotationssymetrisch verteilte Materie einen gravitativen Einfluss hätte.
    Ich bin mir nicht sicher ob ich das so verstehe wie Du es meinst? Im Zentrum des Ringes ist das unbestritten und sofort plausibel richtig. Außerhalb des Zentrums war ich mir vor meinem Programm nicht so sicher.

    Ich gebe zu, als ich das las dachte ich: „Verdammt, doch ein Fehler im Programm?“
    Als schnelle Überprüfung habe ich ein EXCEL-Blatt mit mehreren unterschiedlich fein aufgeteilten Ringen erstellt und (in Deinem Sinne leider) keinen Fehler finden können. Es ist nicht egal wo man innerhalb des Ringes ist! Zum Nachvollziehen und zur Fehlersuche (vielleicht mach ich ja doch was falsch?) würde ich es Dir auch mailen.



    Zitat Zitat von Bynaus
    Ja, ich dachte an Gas - vor allem an Wasserstoff. In welcher Form würde "baryonische" Materie denn sonst vorliegen können?
    Wenn ich das wüsste, würde ich Dich nach Stockholm mitnehmen! Obwohl, bei Licht betrachtet läuft es wohl eher so ab: Der, der die DM wirklich nachweist, wird geehrt und der der nachweist, dass es sie nicht gibt, wird, wenn er Glück hat, erwähnt.


    Zitat Zitat von Bynaus
    Schwarze Löcher? (kann man da noch von baryonisch sprechen???)
    Na, zumindest nicht von WIMPs. Da kann ich auch nur spekulieren. Irgendwo (ich finde es mal wieder nicht) habe ich vor einigen Tagen gelesen, dass die allerersten Sonnen überwiegend riesengroß gewesen sein sollen? Soweit ich das verstanden habe, ist bei der IMF ein Riesenbereich (mindestens 2 Größenordnungen) Spielraum. Wo sind die vielen Milliarden Neutronensterne und schwarzen Löcher? Wie viele sind es? Und wie viel (konventionell dunkle) Materie ist darin gebunden?


    Zitat Zitat von Bynaus
    In der Wikipedia stehen noch eine Menge interessanter Angaben:

    http://de.wikipedia.org/wiki/Milchstra%C3%9Fe

    Z.B. stehen hier 300 Milliarden Sterne, aber eine totale Masse von 1.9 Billionen Sonnenmassen - ich nehme an, das beinhaltet die DM (1 Billion Sonnenmassen gemäss dem Text zum "Halo").
    Hab’ ich auch so verstanden.
    Ja, eine sehr ausführliche und gute Beschreibung! Danke für den Link, Bynaus!


    Ich sollte auch hier besser noch mal erwähnen, dass ich alles andere als überzeugt bin mit meiner Skepsis richtig zu liegen. Ich kann den derzeitigen Theorien nichts wirklich brauchbares entgegensetzen. Ja, ich verstehe sie noch nicht einmal ansatzweise.

    Aber der ganze historische Hergang, die teilweise sehr unsicheren Messergebnisse, die auch in jüngster Zeit immer wieder bestätigte Meinung, dass wir noch lange nicht alles sehen, was es da draußen gibt. Das was ich hier geschrieben habe. Der immer noch ausstehende Nachweis von WIMP’s. Das alles nährt bei mir den Gedanken dass hier eventuell doch nur einer Chimäre nachgejagt wird. Trotz aller (im Sinne von DM) auch positiver Meldungen.

    Die heutigen Posts habe ich zwar gelesen aber hier noch nicht berücksichtigt.

    Herzliche Grüße

    MAC

  5. #15
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    Hallo UMa,

    auch Deine Posts habe ich schon ganz kurz gelesen, brauche aber noch Zeit für eine Reaktion. Bin aber jetzt schon ganz begeistert über die vielen Daten!

    Zitat Zitat von UMa
    ich meine damit, dass für große Radien (>=4kpc) näherungsweise die Masse bis zu diesem Radius proportional zum Radius ist, also
    M(<R)~R
    d.h. das Kugelschalen gleicher Dicke in etwa die gleiche Massen enthalten. Dieses Verhalten scheint sich mindestens bis ca 50kpc fortzusetzen.
    nur schon mal ganz kurz dazu: Dir ist aber schon bekannt, daß diese Aussage nicht von den Rotationskurven gestützt wird?

    Herzliche Grüße

    MAC

  6. #16
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    W&#252;rd' ich gern tun, brauche aber die Adresse.
    Mein Nick hier im Forum at Final-Frontier.ch.

    Zus&#228;tzlich zum Postulat der DM steigert das nur mein Unbehagen der DM gegen&#252;ber.
    Warum? Kennst du irgendetwas, das komplett homogen im Universum verteilt ist?

    Aber lass Dir das mal auf der Zunge zergehen!
    Es ist ja nicht gesagt, dass die Dichte aussen gr&#246;sser ist. Die Dichte der DM kann ruhig geringer sein als jene der hellen Materie weiter Innen. Sie verteilt sich ja &#252;ber ein wesentlich gr&#246;sseres Volumen. Insofern sehe ich kein Problem. Ich w&#252;rde im Gegenteil genau wie du vermuten, dass die Materiedichte (leuchtend und / oder DM) von innen nach aussen abnimmt.

    Was bedeutet IIRC?
    Ah, sorry, "If I remember correct".

    Im Zentrum des Ringes ist das unbestritten und sofort plausibel richtig.
    Oh, das gilt aber auch f&#252;r jeden Punkt im flachen Ring bzw. in der Hohlkugel. Wenn du dich in eine riesige Hohlkugel begeben k&#246;nntest, w&#252;rdest du keinerlei Kraft in Richtung der W&#228;nde versp&#252;ren, selbst wenn die Hohlkugel die Masse einer Galaxie h&#228;tte. Wenn du die Hohlkugel nun durch ein eindimensionales Modell ersetzt, erh&#228;ltst du falsche Ergebnisse: nun zieht die Wand der Hohlkugel an deinen Testpartikeln in ihrem Inneren.

    Wenn ich das w&#252;sste, w&#252;rde ich Dich nach Stockholm mitnehmen!
    Naja, du musst ja eine Vorstellung haben, woraus sie besteht, wenn du darauf bestehst, dass sie baryonisch ist. Baryonisch bedeutet ja nicht irgendwas, sondern bezeichnet eine ganz bestimmte Gruppe von Teilchen. Neben normalen Teilchen aus Protonen und Neutronen kommen nur noch schwere, gew&#246;hnlich kurzlebige (~10^-10 s) Hyperonen in Frage.

    Na, zumindest nicht von WIMPs.
    Warum nicht?

    Wo sind die vielen Milliarden Neutronensterne und schwarzen L&#246;cher? Wie viele sind es? Und wie viel (konventionell dunkle) Materie ist darin gebunden?
    Mit "konventionell dunkle" meinst du eigentlich "normale" Materie, die aber nicht leuchtet, etwa, weil sie in Neutronensternen oder Schwarzen L&#246;chern gefangen ist? Wo sie sind? Nun, ich w&#252;rde eine Kombination vermuten: erstens sind die Neutronensterne nicht mehr als Pulsare aktiv, sie leuchten kaum (gleiches gilt f&#252;r alte stellare SLs), d&#252;rften daher sehr schwierig zu finden sein. Es w&#228;re aber auch sehr erstaunlich, wenn alle SLs und Neutronensterne sich in den Aussenbereich der Galaxis bewegt h&#228;tten, um von dort die Geschwindigkeiten der Sterne in der Galaxis zu beeinflussen? Man w&#252;rde ja vermuten, dass die ersten Sterne der Galaxis sich wenn schon in ihrem Zentrum bildeten - und ihre Sternleichen vielleicht vom zentralen SL absorbiert wurden.

    Ich sollte auch hier besser noch mal erw&#228;hnen, dass ich alles andere als &#252;berzeugt bin mit meiner Skepsis richtig zu liegen.
    Ich kann nat&#252;rlich auch nicht sicher sein, dass du mit deiner Skepsis nicht richtig liegst.
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  7. #17
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    Hallo Bynaus,

    Zitat Zitat von Bynaus
    Warum? Kennst du irgendetwas, das komplett homogen im Universum verteilt ist? .
    Nein. Aber die DM wird als Erkl&#228;rung f&#252;r die schnelle Galaxienbildung herangezogen. Da erscheint es mir nahe liegend eine Proportionalit&#228;t zwischen DM und baryonischer Materie zu vermuten, gerade bei den gr&#246;&#223;eren Galaxien.


    Zitat Zitat von Bynaus
    Es ist ja nicht gesagt, dass die Dichte aussen gr&#246;sser ist. Die Dichte der DM kann ruhig geringer sein als jene der hellen Materie weiter Innen. Sie verteilt sich ja &#252;ber ein wesentlich gr&#246;sseres Volumen. Insofern sehe ich kein Problem. Ich w&#252;rde im Gegenteil genau wie du vermuten, dass die Materiedichte (leuchtend und / oder DM) von innen nach aussen abnimmt. .
    Und warum nicht proportional zur baryonischen?


    Zitat Zitat von Bynaus
    Oh, das gilt aber auch f&#252;r jeden Punkt im flachen Ring bzw. in der Hohlkugel. Wenn du dich in eine riesige Hohlkugel begeben k&#246;nntest, w&#252;rdest du keinerlei Kraft in Richtung der W&#228;nde versp&#252;ren, selbst wenn die Hohlkugel die Masse einer Galaxie h&#228;tte. Wenn du die Hohlkugel nun durch ein eindimensionales Modell ersetzt, erh&#228;ltst du falsche Ergebnisse: nun zieht die Wand der Hohlkugel an deinen Testpartikeln in ihrem Inneren. .
    F&#252;r eine Hohlkugel hab’ ich es noch nicht gerechnet. F&#252;r den Ring hab’ ich’s Dir gemailt. Bin etwas nerv&#246;s, wo ich da wieder blind bin.


    Zitat Zitat von Bynaus
    Naja, du musst ja eine Vorstellung haben, woraus sie besteht, wenn du darauf bestehst, dass sie baryonisch ist...
    Ja schon, aber halt nur spekulativ.


    Zitat Zitat von Bynaus
    Warum nicht? .
    Au&#223;er dem Urknall f&#228;llt mir nichts ein, was mit noch ‚brutalerer’ Kraft agiert.


    Zitat Zitat von Bynaus
    Mit "konventionell dunkle" meinst du eigentlich "normale" Materie, die aber nicht leuchtet, etwa, weil sie in Neutronensternen oder Schwarzen L&#246;chern gefangen ist? Wo sie sind? Nun, … und ihre Sternleichen vielleicht vom zentralen SL absorbiert wurden. .
    Also alle vielleicht nicht. Aber bei einer durchschnittlichen Abschu&#223;geschwindigkeit von 400 km pro Sekunde werden die meisten ziemlich weit weg sein.

    Und mit der Absorption durch das zSL? Wie wahrscheinlich ist denn da ein Treffer? Und das sind ja nur etwa 3 Millionen Sonnenmassen


    Zitat Zitat von Bynaus
    Ich kann nat&#252;rlich auch nicht sicher sein, dass du mit deiner Skepsis nicht richtig liegst.
    Auch wenn ich selbst an meinen Vorstellungen zweifle, trotzdem Danke!

    Herzliche Gr&#252;&#223;e

    MAC
    Geändert von mac (01.08.2006 um 03:50 Uhr)

  8. #18
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    Hallo MAC,

    Zitat Zitat von mac
    nur schon mal ganz kurz dazu: Dir ist aber schon bekannt, da&#223; diese Aussage nicht von den Rotationskurven gest&#252;tzt wird?
    das irritiert mich jetzt etwas. Diese Aussage wurde ja aus den Rotationskurven (von anderen Galaxien) abgeleitet.
    v~const => M(<R)~R

    Gr&#252;&#223;e UMa

  9. #19
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    Zitat Zitat von mac
    Bynaus, ich weis dass das nicht Deine Idee ist, sondern die korrekte Beschreibung der derzeitigen Meinung. Aber lass Dir das mal auf der Zunge zergehen! Jeder? Superhaufen, Jede Galaxis, jeder Sternenhaufen ja sogar unser Sonnensystem, und die Atome, also &#252;ber 30 Gr&#246;&#223;enordnungen auf der Gr&#246;&#223;enskala sind so aufgebaut, dass innen die gr&#246;&#223;ere Dichte ist als au&#223;en und bei der DM soll das umgekehrt sein? Das w&#252;rde doch bedeuten DM macht Gravitation, aber wird selbst nicht davon Beeinflu&#223;t. Sie wird von baryonischer Materie zusammengehalten, obwohl sie vor ihr flieht. Damit das funktioniert, mu&#223; man aber ziemlich viel annehmen? Ich behaupt damit nicht dass das unm&#246;glich ist, ich glaub’ es nur bisher nicht.
    Das w&#228;re wirklich sehr ungew&#246;nlich. Man geht nat&#252;rlich davon aus, dass die Dichte der DM nahe des Zentrums der Galaxien gr&#246;&#223;er ist als Entfernt. Nur nimmt sie langsamer ab als die Dichte der sichtbaren Materie.

    Zitat Zitat von mac
    Na, zumindest nicht von WIMPs. Da kann ich auch nur spekulieren. Irgendwo (ich finde es mal wieder nicht) habe ich vor einigen Tagen gelesen, dass die allerersten Sonnen &#252;berwiegend riesengro&#223; gewesen sein sollen? Soweit ich das verstanden habe, ist bei der IMF ein Riesenbereich (mindestens 2 Gr&#246;&#223;enordnungen) Spielraum. Wo sind die vielen Milliarden Neutronensterne und schwarzen L&#246;cher? Wie viele sind es? Und wie viel (konventionell dunkle) Materie ist darin gebunden?
    Allzuviele k&#246;nnen es wahrscheinlich nicht gewesen sein (zumindest nicht mehr als die heutige sichtbare Masse), da sonst erheblich mehr schwere Elemente im ISM vorhanden w&#228;ren. Vor einiger Zeit gab es die Idee eines Halos aus gro&#223;en Mengen wei&#223;er Zwerge, etwa das hundertfache der 'normalen' Annahme. Allerdings w&#252;rde diese Masse das auch nicht ausreichen. Hier einige Paper:
    http://fr.arxiv.org/find/astro-ph/1/.../0/1/0/all/8/0

    Gr&#252;&#223;e UMa
    Geändert von UMa (01.08.2006 um 13:55 Uhr)

  10. #20
    Registriert seit
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    Zitat Zitat von mac
    Nein. Aber die DM wird als Erklärung für die schnelle Galaxienbildung herangezogen. Da erscheint es mir nahe liegend eine Proportionalität zwischen DM und baryonischer Materie zu vermuten, gerade bei den größeren Galaxien.
    ...
    Und warum nicht proportional zur baryonischen?
    Das Masse/Leuchtkraft-Verhältnis nimmt von Innen nach Außen deutlich zu. Zumindest gibt es keine Proportionalität zwischen der Leuchtkraft und der Gesamtmasse für verschiedene Entfernungen vom galaktischen Zentrum.

    Grüße UMa

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