Dunkle Materie: Keine nachweisbare Wirkung auf Atomkerne

[DELTA3]

Hallo Ralf,

Bei den Vorläufersternen von Neutronensternen und Schwarzen Löchern sieht das aber schon ganz anders aus - da muss man schon ziemlich weit gehen, ehe man solche Sterne findet.

Das liegt wohl hauptsächlich daran, dass sie so kurzlebig sind. Gerade deshalb müssten doch in 13 Mrd Jahren einige Sternleichen zusammenkommen! Wie war denn das mit der ersten Stern-Generation nach dem Urknall? Ich habe gelesen, dass es da viel mehr massereiche Sterne gegeben haben soll, die ihr Leben größtenteils als SL beendet haben. Sie sind halt nur schwer auffindbar wenn sie keine "sichtbaren" Begleiter haben.

Es gibt also nur wenige massereiche Sterne und zudem verlieren diese einen grossen Teil ihrer Masse, ehe sie in einen Neutronensternen oder ein Schwarzes Loch kollabieren.

Die Masse verschwindet doch nicht! Die bleibt doch immer noch in der Milchstrasse (oder in der jeweiligen Galaxie).

Sonntägliche Grüsse, Delta3

[ralfkannenberg]

Das liegt wohl hauptsächlich daran, dass sie so kurzlebig sind. Gerade deshalb müssten doch in 13 Mrd Jahren einige Sternleichen zusammenkommen!

Hallo Delta3,

natürlich, aber deren Anzahl kann man doch abschätzen.

Wie war denn das mit der ersten Stern-Generation nach dem Urknall? Ich habe gelesen, dass es da viel mehr massereiche Sterne gegeben haben soll, die ihr Leben größtenteils als SL beendet haben.

Auch deren Anzahl kann man abschätzen.

Sie sind halt nur schwer auffindbar wenn sie keine "sichtbaren" Begleiter haben.

Das ist teilweise korrekt; teilweise deswegen, weil man auch hier Abschätzungen über Gravitationslinseneffekte tätigen kann (MACHOs).

Die Masse verschwindet doch nicht! Die bleibt doch immer noch in der Milchstrasse (oder in der jeweiligen Galaxie).

Das ist korrekt, ich wollte nur darauf hinweisen, dass die Masse der "Endprodukte" kleiner als diejenige der Vorläufersterne ist, was man je nach Abschätzungsart möglicherweise berücksichtigen muss.

Ich konnte jetzt auf die Schnelle nicht herausfinden, wieviele Prozent der Masse von roten Zwergsonnen beigetragen wird, aber das dürfte viel sein. Es sind wohl weniger die wenigen massereichen Sterne, deren Massenbeitrag man gut abschätzen muss, sondern die zahlreichen massearmen Sterne, deren Massenbeitrag man gut abschätzen muss, wobei mir nicht bekannt ist, wie robust die Abschätzungen der Beiträge zur Gesamtmasse seitens Brauner Zwerge ist. Diese ist möglicherweise viel kleiner als ursprünglich vermutet, sodass der Hauptanteil dann doch nicht von den Brauen Zwergen, sondern von den roten Zwergsonnen zu kommen scheint.


Freundliche Grüsse, Ralf

[DELTA3]

natürlich, aber deren Anzahl kann man doch abschätzen.
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Auch deren Anzahl kann man abschätzen.
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Das ist teilweise korrekt; teilweise deswegen, weil man auch hier Abschätzungen über Gravitationslinseneffekte tätigen kann (MACHOs).

Wenn man alles nur abschätzen kann, dann kann man sich aber auch mal verschätzen (siehe Anzahl der Sterne in der Milchstrasse).

Dass man in relativ kurzer Zeit schon Gravitationswellen von mehreren verschmelzenden Schwarzen Löchern entdeckt hat, deutet eher darauf hin, dass es mehr gibt, als man vorher geschätzt hat.

Freundliche Grüsse, Delta3

[UMa]

Hallo Delta3,

ich hatte mal die Verteilung der Sterne der Sonnenumgebung so bis 4-6 Parsec auf die Milchstraße hochgerechnet.
Ausgehend von eine geschätzten Gesamtmasse der Sterne von 55 Milliarden Sonnenmassen. Neuere Schätzungen liegen eher noch niedriger, bei etwa 46 Milliarden Sonnenmassen.

Weiße Zwerge
Anzahl: 8,6 Milliarden
Gesamtmasse: 5,6 Milliarden Sonnenmassen
Mittlere Masse: 0,65 Sonnenmassen

Hauptreihensterne ohne M-Zwerge
Anzahl: 20,4 Milliarden
Gesamtmasse: 18,9 Milliarden Sonnenmassen
Mittlere Masse: 0,93 Sonnenmassen

M-Zwerge
Anzahl: 131 Milliarden
Gesamtmasse: 29,7 Milliarden Sonnenmassen
Mittlere Masse: 0,23 Sonnenmassen

Braune-Zwerge
Anzahl: 25 Milliarden
Gesamtmasse: 0,7 Milliarden Sonnenmassen
Mittlere Masse: 0,03 Sonnenmassen

Vielleicht werden noch mehr Braune Zwerge gefunden, aber deren Masse dürfte dann auch unter dem Durchschnitt liegen.

Sterne die nicht bis 6pc vorkommen

Riesensterne, meist Rote Riesen
Anzahl: 0,17 Milliarden
Gesamtmasse: 0,27 Milliarden Sonnenmassen
Mittlere Masse: 1,6 Sonnenmassen

Ab jetzt vom mir geschätzt:

Neutronensterne
Anzahl: ca. 0,7 Milliarden
Gesamtmasse: ca. 1 Milliarde Sonnenmassen
Mittlere Masse: 1,4 Sonnenmassen

Stellare Schwarze Löcher
Anzahl: ca. 0,1 Milliarden
Gesamtmasse: ca. 1 Milliarde Sonnenmassen
Mittlere Masse: 10 Sonnenmassen

Da die Supernovae schwerere Elemente in die Milchstraße entlassen, kann es auch nicht beliebig viele Supernovae gegeben haben, und damit auch nicht beliebig viele Neutronensterne und stellare Schwarze Löcher in der Milchstraße sein, sonst wäre die Anteil der schweren Elemente viel höher.

Gasriesenplaneten
Anzahl: ca. 28 Milliarden
Gesamtmasse: ca. 0,03 Milliarde Sonnenmassen
Mittlere Masse: ca. 0,001 Sonnenmassen

Planeten, von 1/30 bis 30 Erdmassen, also Erd- und Neptunähnliche Planeten
Anzahl: ca. 1000 Milliarden
Gesamtmasse: ca. 0,007 Milliarde Sonnenmassen
Mittlere Masse: ca. 0,000007 Sonnenmassen


Grüße UMa

[ralfkannenberg]

Hauptreihensterne ohne M-Zwerge
Anzahl: 20,4 Milliarden
Gesamtmasse: 18,9 Milliarden Sonnenmassen
Mittlere Masse: 0,93 Sonnenmassen

Hallo UMa,

und ich vermute, dass der "Löwenanteil" dieser 18.9 Milliarden Sonnenmassen von den G- und K-Hauptreihensternen beigesteuert wird, die Hauptreihensterne vom Spektraltyp F noch einen gewissen Anteil haben werden und die A, B- und O-Sterne letztlich vernachlässigbar in dieser Massenbilanz sein dürften.

Ohne gerechnet zu haben schätze ich mal ~5% F-Sterne, ~1% A/B/O-Sterne und die G- und K-Sterne teilen sich die übrigen 94% im Verhältnis 1/3 zu 2/3 auf, d.h. 31% G-Sterne (wohl eher etwas weniger) und 62% K-Sterne, wohl eher etwas mehr.


Freundliche Grüsse, Ralf

[DELTA3]

Danke, dass ihr euch die Mühe gemacht habt.

Das hat mit meinem Post #23 aber nichts zu tun, oder??

Grüße, Delta3

[ralfkannenberg]

Das hat mit meinem Post #23 aber nichts zu tun, oder??

Hallo Delta3,

an sich müsstest Du das alles selber einmal nachrechnen.

Am besten betrachtest Du einmal folgendes zweifelsohne masslos übertriebenes Beispiel:

Du willst zwei Zahlen addieren, von denen die zweite aber eine Unsicherheit von einem Faktor 3 aufweist. Diese beiden Zahlen sind 1 Million und 1. Wie schlimm ist es, wenn Du zur Million statt nur 1 eben 3 dazuaddierst ?

Oder die Unsicherheit bei der Anzahl der Sterne: die wird man irgendwie aus der Masse und der Verteilung der Sterntypen ermittelt haben. Nun stellt sich heraus, dass die Verteilung der Sterne etwas anders ist. Das hat keinen Einfluss auf die Gesamtmasse, wohl aber auf die Gesamtanzahl, d.h. diese muss korrigiert werden. Aber auf die Physik der Milchstrasse hat das keinen Einfluss, weil die robuste Ermittlung der Masse davon unberührt bleibt.


Freundliche Grüsse, Ralf

[DELTA3]

Hallo UMa und Ralf,

danke für die Info zur Massenverteilung in der Milchstrasse. Wenn ich es richtig verstanden habe, basiert die Hochrechnung auf der Verteilung in der Sonnenumgebung innerhalb von ca. 20 Lj. Es ist aber doch anzunehmen, dass die Verteilung und Dichte zwischen den Spiralarmen und im Zentralbereich anders sein könnte. Dass man bei solchen Schätzungen schon mal daneben liegen könnte, zeigt auch dieses Zitat aus Wicki:

Die Gesamtmasse des Milchstraßensystems wurde früher auf etwa 400 Milliarden[16][17] bis 700 Milliarden[18] Sonnenmassen geschätzt. Nach neueren Erkenntnissen beträgt die Gesamtmasse in einem Radius von 129.000 Lichtjahren um das Galaktische Zentrum rund 1.500 Milliarden Sonnenmassen.

Das wäre schon mal ein Faktor von 3 bis4.

Ich weiß natürlich, dass die Gesamtmasse nicht auf das 2- oder 4-fache zunimmt, wenn man sich nur bei den SL und NS um eine Größenordnung verschätzt hat. Aber es könnte ja sein, dass man sich auch bei den roten Zwergsternen und den WZ und vor allem beim interstellaren Gas und Staub verschätzt hat und sich dann vielleicht dem Massenbereich nähern könnte, mit dem man den Verlauf der Rotationsgeschwindigkeit ohne DM erklären könnte.

Zu der Anzahl von SLs kann ich nur nochmal aus der Meldung über das nächstgelegene Schwarze Loch zitieren:

"Es muss da draußen aber viele Millionen Schwarze Löcher geben, allerdings kennen wir nur sehr wenige von ihnen", so Rivinius. "Wenn wir wissen, nach was wir genau schauen müssen, kann das unsere Chancen, sie zu finden, verbessern." Nach Ansicht von Baade ist die Entdeckung eines Schwarzen Lochs in einem Dreifachsystem in nur 1000 Lichtjahren Entfernung ein Hinweis darauf, dass wir hier nur die "Spitze des Eisbergs" sehen.

Dem kann ich nur zustimmen, denn obwohl das System mit bloßem Auge sichtbar ist, wurde erst jetzt das Schwarze Loch darin entdeckt. Schwarze Löcher sind eben prinzipiell unsichtbar und deshalb sehr schwer aufzufinden und ich bin überzeugt, dass es noch viel mehr davon gibt, als man bis jetzt vermutet.

Freundliche Grüsse, Delta3

[astrofreund]

Ich vermute, dass es hier ein grundsätzliches Mißverständnis gibt. Es geht nicht darum, ob eine Galaxie 400, 700 oder 1200 Milliarden Sonnenmassen hat. In jedem Fall haben wir den beobachtbaren Fakt, dass sich die Umlaufgeschwindigkeit bis zu einer gewissen Entfernung vom Galaxienzentrum vergrößern darf. Danach müsste sie bei Anwendung der Newtonschen Physik aber geringer werden. Gemessen, also beobachtet wird, dass die Umlaufgeschwindigkeit nicht geringer wird. Sie bleibt nahezu konstant. Nur mit baryonischer Materie und Newton betrachtet, müsste die Galaxie auseinanderbrechen, also regelrecht zerrissen werden. Das dies nicht geschieht, ist bei Nutzung der bekannten Newtonschen Physik damit erklärbar, dass es eine sehr große Menge zusätzlicher Masse (die nicht sichtbar ist, da sie nur gravitativ wirkt) geben müsste. Nicht sichtbar bzw. nicht bekannt wird mit dem Platzhalter Dunkle Materie belegt. Es gibt Aussagen, dass die 5 bis 7-fache Masse der baryonischen Masse der Galaxie in Dunkler Materie um das Zentrum (Bulke) der Galaxie angeordnet sein könnte und damit die gravitative Stabilität für die Galaxie erreicht würde.
Wenn ich jetzt noch 10000 weitere Schwarze Löcher finde, ändert sich nichts daran, dass sich die Galaxie zu schnell dreht. Das hat 1960 als erste Vera Rubin erkannt. Zwicky hatte das 20 Jahre zuvor bei Galaxienhaufen geobachtet und es mit Dunkler Materie begründet. Dafür wurde er verspottet und seine Aussagen wurden nicht ernst genommen. 20 Jahre später war die Beobachtungstechnologie usw. um einiges weiter und die Beobachtungen von Vera Rubin wurden ernst genommen. Ja und nun haben wir ein langandauerndes Problem, an dessen Lösung sich schon sehr viele kluge Köpfe versucht haben. Alle Lösungsvorschläge haben eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass es so sein könnte. Aber sie beruhen alle auf indirekten Messungen. Den direkten Beweis hat noch kein Wissenschaftler erbracht.

[ralfkannenberg]

Hallo Stefan,

soeben sehe ich dass der Preprint im Artikel auf ein anderes Thema weist.

Zum vorliegenden Thema habe ich keinen Preprint sondern nur einen kostenpflichtigen Nature-Artikel gefunden:

Precise test of quantum electrodynamics and determination of fundamental constants with HD+ ions (S. Alighanbari, G. S. Giri, F. L. Constantin, V. I. Korobov & S. Schiller)


Freundliche Grüsse, Ralf