VLT: Junge Galaxien und dunkle Materie

astronews.com Redaktion

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Mit Hilfe des Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO haben Astronomen den Dunkelmaterie-Anteil in entfernten Galaxien gemessen. Danach scheinen die Galaxien schon vor sechs Milliarden Jahren einen gleich großen Anteil an Dunkler Materie gehabt zu haben wie die Galaxien heute. 40 Prozent der untersuchten Objekte hatten offenbar gerade eine Kollision überstanden.
mehr: http://www.astronews.com/news/artikel/2006/03/0603-012.shtml
 

micl

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Widerspruch im Artikel!

Langsam habe ich es satt. In jedem wissenschaftlichen Artikel über DM steht eine andere Angabe, wie groß ihr Anteil an der Gesamtmasse des Universums sein soll. Die Abweichungen sind hierbei exorbitant, aber dem Leser jedesmal aufs neue vorgegaukelt, genaue Messungen und Berechnungen würden zu exakt diesem Ergebnis führen. Dieser Artikel setzt dem Ganzen die Krone auf:
"Dunkle Materie, die rund 25 Prozent des Universums ausmacht, ist eine einfache Art etwas zu beschreiben, was wir noch nicht verstehen."
Nur ein Absatz weiter (bzw. kurze Zeit später):
"Für jedes Kilogramm normaler Materie muss es rund 30 Kilogramm an Dunkler Materie geben."
Eine Steigerung von 25% auf 97% in wenigen Lese-Sekunden. Das nenne ich exponetielles Wachstum !!

Liebe Leute, dies ist für mich Pseudo-Wissenschaft pur!

Wann wird man endlich einsehen, dass sich aus der Galxienrotation die DM nicht ableiten lässt. Alle Berechnungen hierzu können nur auf unzulässiger Vereinfachung basieren, da es sich hier um ein extrem komplexes Mehrkörperproblem handelt. Dieses lasst sich definitiv mit keinem Computer und keiner Software dieser Welt auch nur annähernd berechnen.
 

ralfkannenberg

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micl schrieb:
Langsam habe ich es satt. In jedem wissenschaftlichen Artikel über DM steht eine andere Angabe, wie groß ihr Anteil an der Gesamtmasse des Universums sein soll. Die Abweichungen sind hierbei exorbitant, aber dem Leser jedesmal aufs neue vorgegaukelt, genaue Messungen und Berechnungen würden zu exakt diesem Ergebnis führen. Dieser Artikel setzt dem Ganzen die Krone auf:
"Dunkle Materie, die rund 25 Prozent des Universums ausmacht, ist eine einfache Art etwas zu beschreiben, was wir noch nicht verstehen."
Nur ein Absatz weiter (bzw. kurze Zeit später):
"Für jedes Kilogramm normaler Materie muss es rund 30 Kilogramm an Dunkler Materie geben."
Eine Steigerung von 25% auf 97% in wenigen Lese-Sekunden. Das nenne ich exponetielles Wachstum !!

Liebe Leute, dies ist für mich Pseudo-Wissenschaft pur!

Wann wird man endlich einsehen, dass sich aus der Galxienrotation die DM nicht ableiten lässt. Alle Berechnungen hierzu können nur auf unzulässiger Vereinfachung basieren, da es sich hier um ein extrem komplexes Mehrkörperproblem handelt. Dieses lasst sich definitiv mit keinem Computer und keiner Software dieser Welt auch nur annähernd berechnen.
Nun cool mal down, das war nur etwas ungenau formuliert. Ergänze "Dunkle Materie" durch "Dunkle Materie und Dunkle Energie", und dann stimmt es wieder.

Erst mal nachfragen, ehe Du so schweres Geschütz wie "unzulässige Vereinfachung" u.s.w. auffährst.
Hingegen ist es tatsächlich eine "unzulässige Vereinfachung", aus zwei Messpunkten auf ein "exponentielles Wachstum" zu schliessen .......

Freundliche Grüsse, Ralf
 
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komet007

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ralfkannenberg schrieb:
Nun cool mal down, das war nur etwas ungenau formuliert. Ergänze "Dunkle Materie" durch "Dunkle Materie und Dunkle Energie", und dann stimmt es wieder.

Ich möchte dir ja nicht in den Rücken fallen Ralf. In gewisser Weise hat micl schon recht. Seit ich diesen Forschungbereich verfolge, werden tatsächlich ständig die Daten darüber korrigiert. Auf meiner Webseite hatte ich vor einem Jahr folgende Anteile für die Masseverteilung angegeben: 5% baryonische Materie (incl. Neutrinos), 23% DM und 72% Dunkle Energie. Diese Zahlen basieren leider auf Schätzungen anhand von Beobachtungsdaten die vorwiegend aus der Hintergrundstrahlung entnommen werden und mit Berechnungsgrundlagen über Drehverhalten von Galaxien abgeglichen werden. Dabei handelt es sich leider IMMER um eine möglichst genaue Schätzung die aber ständig neu justiert werden muss.
Ein bisschen verwirrend ist das mit der Zeit schon, das Verhältnis momentan wird mit 1:25 sichbare/DM angegeben, womit natürlich ein Kilogramm zu 30 Kilogramm nicht stimmen kann. Dunkle Materie hat vor allem NICHTS mit Dunkler Energie zu tun.
 
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ralfkannenberg

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komet007 schrieb:
Ich möchte dir ja nicht in den Rücken fallen Ralf
Du kannst mir gar nicht in den Rücken fallen, weil ich selber sehr skeptisch bin. Allerdings können diese Konstrukte die Experimente ganz gut beschreiben, das muss ich anerkennen.

komet007 schrieb:
Dunkle Materie hat vor allem NICHTS mit Dunkler Energie zu tun.
Nicht ganz - sie haben dieselbe Wirkung, wenngleich ganz unterscheidliche Ursachen. Die Frage ist doch die, wie hoch der sichtbare Anteil der Materie am benötigten Gesamtanteil ist, damit die u.a. von den GUT's (Grand Unified Theories) geforderte Gravitationsanziehung und die Expansion der Materie sich gerade aufheben können.

Und dieser sichtbare Anteil liegt nach dieser Publikation nun also bei ca. 1/30.

Freundliche Grüsse, Ralf
 

micl

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Mehrkörperproblem

Danke für eure Reaktionen, aber warum geht niemand auf das Mehrkörperproblem ein? Die DM wurde "erfunden", weil die Sterne in den Außenbereichen der Galaxien angeblich zu schnell sind. Die theoretische Geschwindigkeit lässt sich aber ohne unzulässige Vereinfachung gar nicht berechnen und somit kann man aufgrund der Galaxienrotation auch nicht auf DM/DE schließen.
 

micl

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Berechnungsverfahren für DM

Hat eigentlich schon mal jemand, der den DM-Anteil aus der Galaxienbeobachtung bestimmt (wie ja im Artikel beschrieben) sein Berechnungsverfahren veröffentlicht?

Bisher habe ich nichts dergleichen gefunden. Ich behaupte hier mal ganz frech und ungesehen, dass man es ohne Probleme anfechten bzw. widerlegen kann. Und jetzt zeigt es mir...
 

Flozifan

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micl schrieb:
Danke für eure Reaktionen, aber warum geht niemand auf das Mehrkörperproblem ein? Die DM wurde "erfunden", weil die Sterne in den Außenbereichen der Galaxien angeblich zu schnell sind. Die theoretische Geschwindigkeit lässt sich aber ohne unzulässige Vereinfachung gar nicht berechnen und somit kann man aufgrund der Galaxienrotation auch nicht auf DM/DE schließen.

Es hat eben nichts mit dem Mehrkörperproblem zu tun. Wenn man die Rotation im Außenbereich theoretisch nachrechnen will, kann man annehmen, daß die Masse innerhalb der Bahn in einem Punkt vereinigt ist, genauso wie man bei der Berechnung der Erdbahn die Sonne als punktförmig betrachtet. Natürlich "stören" die benachbarten Sterne, aber deren Gravitationswirkung kann vernachlässigt bzw. im Rahmen der Störungstheorie behandelt werden, genauso wie im Sonnensystem. Dazu kommt, daß die Galaxienrotation nicht der einzige Hinweis auf DM ist, auch die Bewegung der Galaxien in Haufen und Superhaufen oder die Gravitationslinsen lassen sich allein mit der sichtbaren Materie nicht erklären. Und DE ist sowieso ein anderes Problem, Hinweise darauf ergeben sich aus kosmologischen Beobachtungen.
Daß die Angaben sich sehr oft ändern ist nur ein Hinweis auf die Aktualität dieses Forschungsgebiets, es kommen eben ständig neue Beobachtungsdaten hinzu. Aber die Größenordnung bleibt gleich, egal ob man für DM jetzt 23% oder 26% angibt. Es ist natürlich zu hoffen, daß irgendwann aus einer übergeordneten Theorie das Erzeugungsverhältnis DM/BM (BM=Baryonic matter) berechnen und dann mit den Beobachtungen vergleichen läßt, aber soweit sind wir halt noch nicht.

mfG
Flo


EDIT: Hier gibt es ein Script zur Astrophysik. In Kapitel 9 wird die theoretische Ableitung der Rotationskurve und die Messung beschrieben.
 
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micl

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Flozifan schrieb:
Es hat eben nichts mit dem Mehrkörperproblem zu tun. Wenn man die Rotation im Außenbereich theoretisch nachrechnen will, kann man annehmen, daß die Masse innerhalb der Bahn in einem Punkt vereinigt ist, genauso wie man bei der Berechnung der Erdbahn die Sonne als punktförmig betrachtet.
Autsch, der Vergleich hinkt aber enorm! Die Sonnenmasse ist so konzentriert, dass man sie als punktförmig annehmen kann. Die Sternenmasse innerhalb einer Galaxie hingegen ist so breit verteilt, dass es sich tatsächlich um ein Mehrkörperproblem mit Milliarden von Einzelmassen handelt. Es gibt hierzu Computersimulationen, die allerdings auch nur mit Vereinfachungen arbeiten.

Das Bewegungsverhalten von Galaxien kann man aufgrund ihrer Komplexität eher mit einem Tiefdruckgebiet vergleichen. Und hier kommen wir dann in die Chaostheorie.
 
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Klaus

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Flozifan schrieb:
Wenn man die Rotation im Außenbereich theoretisch nachrechnen will, kann man annehmen, daß die Masse innerhalb der Bahn in einem Punkt vereinigt ist, genauso wie man bei der Berechnung der Erdbahn die Sonne als punktförmig betrachtet.
Galaxien sind nicht kugelsysmetrisch, daher ist es bei der Berechnung der Bahngeschwindigkeiten immer notwendig, die Masse in weiter außen liegenden Bereichen mit zu berücksichtigen, da diese eine Gegenkraft zur Anziehungskraft der inneren Bereiche ausübt und dadurch die Umlaufgeschwindigkeit für die inneren Bereiche herabsetzt.
Gleichzeitig ist darf man auch nicht die Masse der inneren Bereiche als Punktmasse im Zentrum der Umlaufbahn ansetzen. Die Umlaufgeschwindigkeit der äußere Bereiche ist zwangsläufig deutlich höher als die um eine entsprechende zentrale Punktmasse, da die Fliehkraft des Umlaufes die Anziehungskraft der naheliegenden inneren Bereiche mit ausgleichen muß.
Erschwerend kommt auch noch hinzu, daß zahlreiche Galaxien gerade in äußeren Bereich auch noch massive Materieringe besitzen, die als solche berücksichtigt werden müssen und die Annahme eine homogenen Disk unzulässig machen...
 

Flozifan

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Klaus schrieb:
Galaxien sind nicht kugelsysmetrisch, daher ist es bei der Berechnung der Bahngeschwindigkeiten immer notwendig, die Masse in weiter außen liegenden Bereichen mit zu berücksichtigen, da diese eine Gegenkraft zur Anziehungskraft der inneren Bereiche ausübt und dadurch die Umlaufgeschwindigkeit für die inneren Bereiche herabsetzt.
Gleichzeitig ist darf man auch nicht die Masse der inneren Bereiche als Punktmasse im Zentrum der Umlaufbahn ansetzen. Die Umlaufgeschwindigkeit der äußere Bereiche ist zwangsläufig deutlich höher als die um eine entsprechende zentrale Punktmasse, da die Fliehkraft des Umlaufes die Anziehungskraft der naheliegenden inneren Bereiche mit ausgleichen muß.
Erschwerend kommt auch noch hinzu, daß zahlreiche Galaxien gerade in äußeren Bereich auch noch massive Materieringe besitzen, die als solche berücksichtigt werden müssen und die Annahme eine homogenen Disk unzulässig machen...

Ok, mal im Einzelnen. Bei Rotationskurven reden wir immer von Spiralgalaxien, die sind natürlich nicht kugelsymmetrisch, klar. Aber: Wenn man die Bewegung einer Testmasse im Aussenraum des Potentials einer Massenverteilung berechnen will, dann spielt die Form der Massenverteilung in erster Näherung keine Rolle. Für die konkrete Berechnung der zu erwartenden Rotationskurve geht man vom Modell einer dünnen Scheibe mit einem exponential nach aussen abfallenden Massenprofil aus. Dieses Massenprofil rechtfertigt man damit, daß die beobachtete Flächenhelligkeit exponential abfällt. Das Modell ist also keine homogene Disk. Um das Potential dieser Massenverteilung zu bestimmen, muß man die Laplace-Gleichung in zylindrischen Koordinaten lösen. Was dabei letztlich heraus kommt, und worauf ich mit dem Beispiel Sonnensystem hinaus wollte, ist eine Rotationskurve die im Aussenbereich wie die Rotationskurve einer Punktmasse abfällt. Und das ist dann im Widerspruch zu den beobachteten Rotationskurven, wo im Innenraum das Modell eine gute Näherung darstellt aber im Aussenraum nicht. Wenn man allerdings dieses Scheibenmodell mit einem Modell koppelt, in dem die Massendichte mit 1/(1+(r/a)^2) abfällt, kann man die beobachteten Rotationskurven ziemlich gut nachbilden.
 

Klaus

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Flozifan schrieb:
Ok, mal im Einzelnen. Bei Rotationskurven reden wir immer von Spiralgalaxien, die sind natürlich nicht kugelsymmetrisch, klar. Aber: Wenn man die Bewegung einer Testmasse im Aussenraum des Potentials einer Massenverteilung berechnen will, dann spielt die Form der Massenverteilung in erster Näherung keine Rolle.
Falsch. Bei einer kugelsymetrischen Massenverteilung im Außenbereich könnte man selbige vernachlässigen. Bei eine Disk geht dies nicht.

Flozifan schrieb:
Für die konkrete Berechnung der zu erwartenden Rotationskurve geht man vom Modell einer dünnen Scheibe mit einem exponential nach aussen abfallenden Massenprofil aus.
Und dies ist natürlich falsch, da wie bereits geschrieben, viele Galaxien im Außenbereich einen sehr massiven aber, auf Grund des enthaltenen Staubes, unverhältnismäßig leuchtschwachen Materiering besitzen.

Flozifan schrieb:
Dieses Massenprofil rechtfertigt man damit, daß die beobachtete Flächenhelligkeit exponential abfällt.
Die Flächenhelligkeit kann nur dann korrekte Werte liefern, wenn die Galaxie kaum Staub enthält. Eine Staubwolke aber macht alles was sie verdeckt definitionsgemäß zu dunkler Materie. Auch Spiralarme enthalten sehr viel Staub, so daß nur ein Bruchteil der Sterne in ihnen überhaupt sichtbar ist.
 

Flozifan

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Klaus schrieb:
Falsch. Bei einer kugelsymetrischen Massenverteilung im Außenbereich könnte man selbige vernachlässigen. Bei eine Disk geht dies nicht.

Doch, eben ausserhalb der Disk.

Und dies ist natürlich falsch, da wie bereits geschrieben, viele Galaxien im Außenbereich einen sehr massiven aber, auf Grund des enthaltenen Staubes, unverhältnismäßig leuchtschwachen Materiering besitzen.

Das stellt man dann wie fest?

Die Flächenhelligkeit kann nur dann korrekte Werte liefern, wenn die Galaxie kaum Staub enthält. Eine Staubwolke aber macht alles was sie verdeckt definitionsgemäß zu dunkler Materie. Auch Spiralarme enthalten sehr viel Staub, so daß nur ein Bruchteil der Sterne in ihnen überhaupt sichtbar ist.

Staub behindert nur die Beobachtung im optischen Bereich, nicht im Infraroten. Bei der Flächenhelligkeit werden alle Frequenzbereiche berücksichtigt.
 

Klaus

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Flozifan schrieb:
Doch, eben ausserhalb der Disk.
Nein, nur im Inneren einer Kugelschale heben sich die Kräfte gegenüberliegender Flächen auf. Bei einer umgebenden Disk oder einem Ring ist das nicht mehr so, hier darf man die Außenbereiche nicht vernachlässigen.
Und bei einer Disk im Inneren der Umlaufbahn läßt sich die Masse der Disk nicht zu einer Punktmasse im Zentrum dieser Disk zusammenzufassen, denn die Anziehungskraft am Rand einer Disk ist größer als sie bei einer gleichschweren Punktmasse im Zentrum der Disk wäre.

Flozifan schrieb:
Das stellt man dann wie fest?
Durch Beobachtung. Eine unverhältnismäßig geringe Umlaufgeschwindigkeit der Sterne im Inneren und eine unerwartet hohere Geschwindigkeit der äußeren Sterne wären z.B. Indikatoren dafür.

Flozifan schrieb:
Staub behindert nur die Beobachtung im optischen Bereich, nicht im Infraroten. Bei der Flächenhelligkeit werden alle Frequenzbereiche berücksichtigt.
Mit wachsender Größe der Partikeln sind auch Beobachtungen im Infraroten nur eingeschränkt möglich.
Aber weil nur Infrarot Staubwolken durchdringt, entsprechen die Daten der anderen Frequenzbereiche nicht der korrekten Verteilung und müßten eigentlich gemäß der Infrarotverteilung nach oben korrigiert werden.
 
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