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Thema: Antimateriesterne in der Milchstraße?

  1. #21
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    Zitat Zitat von mac Beitrag anzeigen
    Ja, Abstract und Diskussion. Hatte ich auch schon geschrieben.
    Hallo Mac,

    die Lektüre des Abstract, also der Introduction, erscheint mir genügend zu sein, um das Anliegen dieser Arbeit zu verstehen.

    Und ein Stück weit erinnert mich das ganze an die Entdeckung der ersten Weissen Zwerge, die allesamt einen völlig falschen Spektraltyp hatten, wobei der "Fehler" daher kam, dass diese Weissen Zwerge eben keine Hauptreihensterne sind und die Theorie der Weissen Zwerge zu diesem Zeitpunkt noch nicht entwickelt war.

    Im vorliegenden Fall der Antimaterie-Sterne scheint ebenso eine völlig absurde Sitation vorzuliegen, denn es ist irgendwie völlig unklar, wie sich innerhalb einer Galaxie überhaupt Antimaterie zu einem Stern zusammenballen kann, ohne dass das leuchtstarke "side-effects" hätte.

    Doch darum geht es nicht - jedenfalls zunächst nicht, denn Astronomie ist zunächst einmal die Beobachtung von Himmelserscheinungen, und es ist dann Aufgabe der Astrophysik, diese Himmelserscheinungen physikalisch zu erklären. Ganz schön sieht man das an den Neutronensternen: astronomisch handelt es sich um "Pulsare" und physikalisch handelt es sich um Neutronensterne.

    In der Astronomie hat man nun eben Himmelserscheinungen entdeckt, die man als Antimaterie-Sterne deuten kann - kann, keinewegs muss ! - und darüber berichtet dieses Paper. Wie man das dann physikalisch hinkriegt ist Aufgabe späterer Paper, und ehe das passiert wird es wohl noch weitere astronomische Paper brauchen, die die Beobachtungslage konsolidieren.

    Ich persönlich vermute, dass diese Konsolidierungsphase nicht gelingen wird, nämlich deswegen , weil mir die Bildung von Antimaterie-Sternen, also das Zusammenballen von Antimaterie zu einem Stern in einer Galaxie sehr komisch vorkommt, aber nur weil es mir komisch vorkommt heisst das nicht, dass es nicht geht.


    Und physikalisch verstanden ist das Ungleichgewicht zwischen Materie und Antimaterie nun ja auch noch nicht wirklich, so dass es mir durchaus legitim erscheint, nach Alternativen anhand von Beobachtungen zu suchen.


    Was ich sagen möchte: ich möchte diese Möglichkeit nicht von vornherein ausschliessen, nur weil sie meinem derzeitigen Verständnis der Bildung von Sternen in einer Galaxie nicht entspricht, sondern mich überraschen lassen, ob da was dran sein könnte.

    Natürlich teile ich Deine und UMa's Bedenken völlig, aber ich möchte der doch irgendwo charmanten Idee eine Chance geben.


    Freundliche Grüsse, Ralf
    Geändert von ralfkannenberg (16.05.2021 um 00:53 Uhr)

  2. #22
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    Hallo Ralf,

    ich widerspreche Dir hier nicht, bin nur vorsichtig mit 'neuer Physik', besonders dann, wenn sie, wie bei der Annahme von Antimateriesternen, so viele offene Fragen aufwirft.

    Auch interessant dazu: https://journals.aps.org/prl/abstrac...ett.126.101101

    Herzliche Grüße

    MAC

  3. #23
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    Hallo zusammen,

    ich finde die Entstehung von Antisternen auch völlig unplausibel. In der Milchstraße können sie wohl nicht entstanden sein, falls es sie überhaupt gibt. Also waren sie schon vorher da (woher?!) oder es gibt ganze Galaxien aus Antimaterie. Falls das der Fall wäre, wäre der Einfang eine kleinen solchen Galaxie der einzig mir im Moment nicht ausgeschlossen erscheinende Weg, wie Antisterne in die Milchstraße geraten könnten. Normale kleine Galaxien werden ja ständig eingefangen.
    Überrascht war ich, dass im Paper von dem Aufsammeln normaler Materie auf dem Stern als Strahlungsquelle ausgegangen wird, und ein möglicher Sternenwind ignoriert wird. Dann wären die Antisterne auch keine punktförmigen Gamma-Quellen mehr, sondern evtl. Diffus falls nicht zu weit weg und die Auflösung ausreicht.
    Mich würde die obere Grenze für die Gammastrahlung bei einem solchen Sternenwind interessieren, vielleicht kann man Antisterne in der Milchstraße bereits mit den heutigen Gammabeobachtungen komplett ausschließen.
    Neutronensterne aus Antimaterie hingegen würden vermutlich kaum von normalen Neutronensternen zu unterscheiden sein, nicht wegen der Neutronen sondern wegen ihrer Kompaktheit.

    Auch ist mir nicht klar, wie Antisternerne Anti-He3 erklären sollen, es sei denn, die Isotopenhäufigkeit der Antimaterie ist anders. Oder Anti-He4 hat auf dem Weg zu uns schon ein Nukleon durch Kollision mit normaler Materie verloren (falls das so überhaupt geht).


    Grüße UMa

  4. #24
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    Zitat Zitat von UMa Beitrag anzeigen
    ich finde die Entstehung von Antisternen auch völlig unplausibel.
    Hallo UMa,

    dass wir alle hier im Thread diese Entstehung für wenig plausibel halten heisst nicht unbedingt, dass sie nicht entstanden sind.



    Zitat Zitat von UMa Beitrag anzeigen
    In der Milchstraße können sie wohl nicht entstanden sein, falls es sie überhaupt gibt. Also waren sie schon vorher da (woher?!) oder es gibt ganze Galaxien aus Antimaterie.
    Es ist wohl noch verfrüht für solche Hypothesen, zudem sind die Abstände zwischen den Sternen im Vergleich zu ihren Durchmessern sehr gross, ganz im Gegensatz zu Galaxien, die doch recht dicht gepackt sind. Allerdings nützt das nicht allzuviel, da die Sterne bei den zahlreichen Galaxie-Zusammenstössen oder -einverleibungen nur sehr selten zusammenstossen, d.h. es dürfte eher beobachtbar werden, wenn sich Molekülwolken durchdringen. Wobei gemäss der Wikipedia mehr als die Hälfte der (baryonischen) Masse der Milchstraße in den Molekülwolken steckt, allerdings habe ich keine Vorstellung davon, wie oft sich bei einem Galaxien-Zusammenstoss solche Molekülwolken durchdringen und wieviel Masse dabei involviert ist.


    Zitat Zitat von UMa Beitrag anzeigen
    Falls das der Fall wäre, wäre der Einfang eine kleinen solchen Galaxie der einzig mir im Moment nicht ausgeschlossen erscheinende Weg, wie Antisterne in die Milchstraße geraten könnten. Normale kleine Galaxien werden ja ständig eingefangen.
    Solche eingefangenen Sterne dürften aber besondere Bahnen haben, an denen sie erkennbar sind, d.h. die Kandidaten-Sterne müssten dann einen entsprechend hohen Anteil an Sternen atypischer Bahnen aufweisen. Dazu steht für die primordialen Antsterne auch eine Abschätzung im Preprint:
    Blinnikov et al. provide a typical velocity for primordial antistars of 500 km/s. Since this velocity is close to the Galactic escape velocity

    Zitat Zitat von UMa Beitrag anzeigen
    Überrascht war ich, dass im Paper von dem Aufsammeln normaler Materie auf dem Stern als Strahlungsquelle ausgegangen wird, und ein möglicher Sternenwind ignoriert wird.
    Ich hätte gemeint, dass dieses ISM ("interstellar medium") sich aus allen solchen Komponenten zusammensetzt:
    The limits on the antistar population in the solar neighborhood are established based on the hypothesis that antistars in the Galaxy would accrete matter from the ISM with subsequent p − p annihilation at their surface
    Zudem scheinen die Autoren durchaus auch davon auszugehen, dass sich die Antisterne aktiv in den Galaxien entwickeln:
    2. Antistar fraction for a young disk population

    The first hypothesis that we consider is that antistars have the same properties as normal stars, dominated by the young stellar populations in the Galactic disk. Although difficult to justify physically ...
    Allerdings scheint das zu kontroverse Diskussionen zu führen, auf die in der Fussnote 5 auf Seite 13 hingewiesen wird:
    See, e.g., the discussion in Poulin et al. [16] on the challenges to the hypothesis that antistars are actively forming in the Milky Way at the current epoch, which would require the survival of anticlouds from the early Universe within the Galactic ISM.
    Besser scheint es um die Halo-Antisterne bestellt zu sein:
    3. Antistar fraction for a primordial halo population

    A more physically-motivated scenario discussed in the literature is that antistars may be primordial objects produced in the early Universe, e.g., in the Affleck-Dine scenario for baryogenesis. Under this hypothesis, antistars would now be present in galactic halos as a subclass of primordial baryon-dense objects

    Zitat Zitat von UMa Beitrag anzeigen
    Dann wären die Antisterne auch keine punktförmigen Gamma-Quellen mehr, sondern evtl. Diffus falls nicht zu weit weg und die Auflösung ausreicht.
    Möglicherweise übersehe ich hier nur eine Kleinigkeit, aber hier benötige ich Eure Hilfe: was hat es mit dieser Punktförmigkeit bzw. eben Diffusizität dieser Gammaquellen auf sich ?



    Zitat Zitat von UMa Beitrag anzeigen
    Mich würde die obere Grenze für die Gammastrahlung bei einem solchen Sternenwind interessieren, vielleicht kann man Antisterne in der Milchstraße bereits mit den heutigen Gammabeobachtungen komplett ausschließen.
    Das hatte ich mir auch schon überlegt, aber im preprint habe ich nichts dazu gesehen, wobei ich den Mittelteil des preprints als sehr schwer lesbar empfinde, so dass ich den weitestgehend nur überflogen habe, auch auf die Gefahr hin, dass mir da wichtige Informationen deswegen entgangen sind.


    Zitat Zitat von UMa Beitrag anzeigen
    Neutronensterne aus Antimaterie hingegen würden vermutlich kaum von normalen Neutronensternen zu unterscheiden sein, nicht wegen der Neutronen sondern wegen ihrer Kompaktheit.
    Ich denke, dieses Kompaktheitsargument gilt für alle Sterne, nicht nur für Neutronensterne, da Sterne im Verglecih zu ihren Abständen untereinander sehr klein sind.


    Zitat Zitat von UMa Beitrag anzeigen
    Auch ist mir nicht klar, wie Antisternerne Anti-He3 erklären sollen, es sei denn, die Isotopenhäufigkeit der Antimaterie ist anders. Oder Anti-He4 hat auf dem Weg zu uns schon ein Nukleon durch Kollision mit normaler Materie verloren (falls das so überhaupt geht).
    Dazu im preprint:
    AMS02 measures roughly one anti-helium in a hundred million helium. Amongst the eight antihelium events reported, six are compatible with being anti-helium-3 and two with antihelium-4.
    Bei den kleinen Zahlen kann das noch dem Zufall geschuldet sein.



    Freundliche Grüsse, Ralf


    Bemerkung: ich habe in einem Zitat die Geschwindigkeitseinheit von km*s^(-1) der besseren Lesbarkeit zuliebe zu km/s geändert.

  5. #25
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    Hallo Ralf,

    Zitat Zitat von ralfkannenberg Beitrag anzeigen
    dass wir alle hier im Thread diese Entstehung für wenig plausibel halten heisst nicht unbedingt, dass sie nicht entstanden sind.
    Du sagst es: ‚Nicht unbedingt‘ da liegt der Hund begraben.



    Zitat Zitat von ralfkannenberg Beitrag anzeigen
    ... es dürfte eher beobachtbar werden, wenn sich Molekülwolken durchdringen. Wobei gemäss der Wikipedia mehr als die Hälfte der (baryonischen) Masse der Milchstraße in den Molekülwolken steckt, allerdings habe ich keine Vorstellung davon, wie oft sich bei einem Galaxien-Zusammenstoss solche Molekülwolken durchdringen und wieviel Masse dabei involviert ist.
    https://de.wikipedia.org/wiki/Starburstgalaxie



    Zitat Zitat von ralfkannenberg Beitrag anzeigen
    Zudem scheinen die Autoren durchaus auch davon auszugehen, dass sich die Antisterne aktiv in den Galaxien entwickeln

    Allerdings scheint das zu kontroverse Diskussionen zu führen, auf die in der Fussnote 5 auf Seite 13 hingewiesen wird: :
    Ja, selbst für mich als Laie eine sehr heftige Kröte, die man schlucken soll.

    Was passiert denn bei einem Sternentstehungsgebiet? Nach der Bildung der ersten Sterne, vertreibt das ultraviolette Licht der ersten neu gebildeten Sterne und 'kurze Zeit' später auch die Supernovaexplosionen alles Gas aus ihrer Umgebung, aber auch aus der Sternentstehungswolke, wenn es noch nicht ausreichend gravitativ an die schon in Akkretion befindlichen Sterne gebunden ist. Und wohin wird das Gas vertrieben? In die nähere Umgebung. Was ist dort? Interstellares Medium, Annihilation, energiereiche Strahlung, Aufheizung des umgebenden Gases, immer größere Geschwindigkeiten der, von der Strahlung getroffenen Protonen/Antiprotonen, weiter gehende heftige Durchmischung und Verdünnung - Ende der Gaswolke und damit auch ein Ende weiterer Sternproduktion. Wie soll sich dieses, unter ‚tödliche Feinde‘ vertriebene Gas wieder neu sammeln?



    Zitat Zitat von ralfkannenberg Beitrag anzeigen
    Besser scheint es um die Halo-Antisterne bestellt zu sein:
    Aus meiner Sicht ist das thermodynamische Problem (2. Hauptsatz) bei den hypothetischen Antimaterieansammlungen um so größer, je größer die Strukturen sein sollen.

    Das könnte nur dann anders sein, wenn es bei der Baryogenese großräumig unterschiedliche Mehrheitsverhältnisse gegeben hätte. Dann müßte es aber auch recht harte Grenzlinien zwischen diesen Gebieten geben, sichtbar in der Hintergrundstrahlung? Denn an den Grenzflächen müßte die Materiedichte deutlich geringer sein, als mittendrin. Und je kleiner diese Gebiete wären, umso unwahrscheinlicher wäre die Möglichkeit größerer Ansammlungen von Materie einer Art.



    Zitat Zitat von ralfkannenberg Beitrag anzeigen
    Möglicherweise übersehe ich hier nur eine Kleinigkeit, aber hier benötige ich Eure Hilfe: was hat es mit dieser Punktförmigkeit bzw. eben Diffusizität dieser Gammaquellen auf sich ?
    Bei der hier interessierenden Energie (knapp 1GeV) beträgt die Auflösung des LAT etwa 2 Vollmondscheiben Durchmesser (1°), ist also für sich, völlig ungeeignet eine Punktquelle zu identifizieren. In der Arbeit habe ich keinen Hinweis darauf gefunden, ob die, als mögliche Kandidaten aussortierten Gammaquellen einem sichtbaren Stern zugeordnet werden konnten. Ein Ausschlusskriterium war ein genügend großer Winkelabstand zu bekannten Pulsaren. Siehe dazu auch:https://www.slac.stanford.edu/exp/gl...erformance.htm
    Und auch Gammaquellen, die höhere Energien, als 1 GeV abstrahlen.






    Zitat Zitat von ralfkannenberg Beitrag anzeigen
    Das hatte ich mir auch schon überlegt, aber im preprint habe ich nichts dazu gesehen, wobei ich den Mittelteil des preprints als sehr schwer lesbar empfinde, so dass ich den weitestgehend nur überflogen habe, auch auf die Gefahr hin, dass mir da wichtige Informationen deswegen entgangen sind.
    Das ging mir auch so. Anscheinend hauptsächlich deshalb, weil ich immer nach Beschreibungen der Autoren gesucht habe, die eine Bildung solcher Sterne erklären.

    Tatsächlich scheint der Tenor der Arbeit aber einfach nur eine simple Simulation zu sein, die gemeinsam mit der Empfindlichkeit des large Area Gammateleskops, nach einer Obergrenze der Anzahl von Antimateriesternen im umliegenden Kosmos (Milchstraße, Magellansche Wolken) sucht, die zu dem Ergebnis führen würde, welches die Autoren als potentielle Kandidaten aus dem https://fermi.gsfc.nasa.gov/ssc/data.../10yr_catalog/ rausgefiltert haben
    We used the initial release of the catalog (file gll psc v23.fit), but we checked that all results are un changed for the latest version available at the moment of writing which includes more optical classifications
    (file gll psc v26.fit)
    Die aber aus datentechnischen Gründen z.B. noch nicht mal berücksichtigen kann, ob die ausgefilterten Signale z.B. von aktiven galaktischen Kernen stammen.

    This results in 14 antistar candidates listed in Table I. Figure 1 shows their positions
    in the sky and fluxes. They do not follow a particular pattern on the sky, and they are
    all faint and close to the LAT detectability threshold. Therefore, their spectra2 are charac terized by sizable uncertainties. The nature of these sources cannot be firmly established
    at present. Besides the tentative antistar interpretation, they may be sources belonging to
    a known gamma-ray source class, such as pulsars or active galactic nuclei, that could be
    identified by searching for periodicity in gamma-ray [e.g., 25] and radio data [e.g., 26], or
    for spectral signatures in optical and infrared observations [e.g., 27], respectively. Further more, they may also correspond to imperfections of the background interstellar emission
    model, e.g, owing to limitations of ISM tracers, for which improvements can be achieved
    thanks to multiwavelength data (for details on the latter aspect see, e.g., [21]). Identifying
    the sources as antistars seems more challenging, and may be attempted, for instance, using
    X-ray polarimetry [28]. Proving or disproving the antistar interpretation therefore requires
    significant multiwavelength work which is beyond the scope of this paper. In the following
    we will use the candidate list to set upper limits on the antistar abundance in the region
    around the Sun.
    Also tatsächlich nur dann eine Obergrenze, wenn die Quellen alle wirklich Antimateriesterne in der Milchstraße wären. Also für einen Nachweis, beim bisherigen Stand der Messungen, völlig insuffizient.

    Anders ausgedrückt:
    ‚Kannst Du garantieren, daß es keine Antimateriesterne gibt?‘
    Darauf kann man auf bisher unabsehbare Zeit natürlich immer noch nur mit ‚Nein?‘ antworten. In meinen Augen geht die Arbeit über die Antwort zu diesem Thema, nicht wirklich hinaus, was ja wohl auch nicht ihre Absicht war.

    Herzliche Grüße

    MAC
    Geändert von mac (17.05.2021 um 18:49 Uhr)

  6. #26
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    In wesentlichen besagt die Arbeit auch eher, wie viele Antimateriesterne es maximal im näheren Umfeld der Sonne gibt.
    Ich denke wir sind uns aber fast alle einig, daß eine Entstehung derselben innerhalb der Milchstraße nicht besonders wahrscheinlich ist.
    Das Antihelium hat seinen Ursprung sicher nicht in den Antisternen, es zeigt aber, daß es wohl irgendwo lokal mal einen hinreichenden
    Antimaterieüberschuß gegeben haben sollte, um es zu erzeugen, weswegen auch die Existenz von Antimateriesternen wahrscheinlicher ist.
    Durch eine lokale Ansammlung und Konzentration von Materie und Antimaterie könnte sich die Menge an baryonischer Materie im Universum erhöht haben.
    Selbige geht mit zusätzlichem Raum einher, der sie feldartig umgibt. Gibt es eigentlich bzgl. des Raums der mit Materie einher geht eine Art Olbers Paradoxon?
    Die Bildung baryonische Materie aus Photonen könnte jedenfalls eine Ursache für die Expansion des Universums gewesen sein.
    Energie und Materie im Universum verteilen sich dadurch auf zunehmend mehr Raum und das Universum kühlte ab.
    Licht sollte dabei rotverschoben werden, da es ja zunehmend einen Bereich verläßt, wo sich viel Energie auf einen kleinen Raum konzentriert,
    weil jener ja permanent wächst. Anfänglich dürfte die lokalen Materiekonzentrationen eher langsam angewachsen sein,
    dann zunehmend schneller, bis das Universum zunehmend auskühlte und sich der Prozeß verlangsamte.
    Man kann diesen Faden reichlich weit spinnen. Ich hör mal lieber auf, eh ich mich da zu sehr verstricke ... ;D

    MfG Klaus

  7. #27
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    Zitat Zitat von Klaus Beitrag anzeigen
    In wesentlichen besagt die Arbeit auch eher, wie viele Antimateriesterne es maximal im näheren Umfeld der Sonne gibt.
    Hallo Klaus,

    ganz genau.


    Zitat Zitat von Klaus Beitrag anzeigen
    Ich denke wir sind uns aber fast alle einig, daß eine Entstehung derselben innerhalb der Milchstraße nicht besonders wahrscheinlich ist.
    Ich würde das etwas allgemeiner formulieren: nach gegenwärtigem Wissensstand ist noch nicht verstanden, auf welche Weise so viele Antimaterie-Sterne in die nähere Umgebung der Sonne gelangen können.

    Und ja: das gibt dann natürlich Anlass, hier weitere Forschungsarbeit zu leisten, wobei der erste Schritt wohl sein wird, zu überprüfen, ob diese Beobachtungsergebnisse wirklich von Antimaterie-Sternen herrühren, d.h. die Beobachtungsdaten zu konsolidieren. Dazu parallel auch theoretische Modelle zu erarbeiten ist sicherlich ebenso interessant.

    Möglicherweise ist man hier einer ganz heissen Spur zur neuen Physik jenseits der Standardmodelle der Teilchenphysik und der Kosmologie auf der Spur.


    Freundliche Grüsse, Ralf

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