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Dunkle Welten V: Gibt es vielleicht doch keine Dunkle Materie?

Von / 23. Juni 2013 / 41 Kommentare / Seite 3 von 3 / Auf einer Seite lesen
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Der Bullet-Cluster war ein ziemlich deutliches Zeichen dafür, dass die dunkle Materie tatsächlich existiert und sich so verhält, wie man es vermutet. In den folgenden Jahren hatte man noch andere Galaxienhaufen entdeckt, die genau das gleiche Verhalten zeigten (z.B. hier oder hier). Aber das ist natürlich kein “Beweis”. Sowas gibt es in der Naturwissenschaft sowieso nicht und es braucht auch mehr, um die Existenz der dunklen Materie zweifelsfrei nachzuweisen.

Den Bullet-Cluster mit MOND alleine zu erklären, ist aber auch recht schwierig. Mordehai Milgrom schreibt dazu selbst:

“Even after correcting with MOND you still need in the cluster some yet undetected matter in roughly the same amount as that of the visible matter.”

Selbst mit MOND wird also immer noch Materie benötigt, die man nicht sehen kann, um die Beobachtungen zu erklären. Das spricht nicht zwingend gegen MOND, im Prinzip kann sowohl dunkle Materie existieren als auch MOND korrekt sein. Aber da MOND ja nur eingeführt wurde, um eine Alternative zur dunklen Materie zu bieten, ist es nicht sonderlich zielführend, wenn man sie nun nur gemeinsam mit dunkler Materie nutzen kann. Dann kann man sie auch gleich weglassen…

Das war es dann auch, was im Laufe der Zeit die allermeisten Astronomen gemacht haben. MOND war eine vernünftige Alternative zur dunklen Materie, die aber immer unpraktischer wurde, je mehr Beobachtungsdaten man bekam. Der Kosmologe Sean Carroll fasste die Situation gut zusammen:

“MOND-like theories don’t replace dark matter so much as they make it much more complicated.”

MOND oder etwas in der Art kann zwar immer noch richtig sein; man kommt aber trotzdem nicht ohne dunkle Materie aus. Und da dunkle Materie ohne MOND genauso gut bzw. schlecht funktioniert wie dunkle Materie mit MOND, aber einfacher ist, ist MOND mittlerweile ziemlich in der Versenkung verschwunden. Es gibt nur noch ein paar Wissenschaftler, die sich ernsthaft damit beschäftigen (siehe z.B. hier).

In der Zwischenzeit hat sich die dunkle Materie nicht nur bei Galaxien und Galaxienhaufen als gute Beschreibung herausgestellt, sondern auch wenn es um die Entstehung des Universums selbst geht. Aber dazu mehr im nächsten Teil.

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Kommentare (41)

  1. #1 Phero
    23. Juni 2013

    Modifiziert MOND denn wirklich das Gravitationsgesetz? Du schreibst ja selbst, dass F=m*a durch F=m*a*f(a) ersetzt wird – genaugenommen wird also das zweite Newtonsche Gesetz modifiziert.

  2. #2 Max
    23. Juni 2013

    In der Nähe des Mondes könnte es auch dunkle Materie geben. Wie sonst wäre es zu erklären, dass bei Voll- und Neumond die Gezeiten stärker ausfallen? Diesen schreiend dummen Schwachsinn verbreitet zumindest Spiegel online: https://spon.de/adYda

  3. #3 PDP10
    23. Juni 2013

    @Max:

    In dem von dir verlinkten Artikel steht aber so gar nichts über dunkle Materie …

    Und über die Gezeiten sagt der SPON Artikel:

    “Super-Monde führen wie alle Vollmonde und Neumonde zu stärkeren Gezeiten, die Auswirkungen sind allerdings gering: Die Flut fällt in der Regel lediglich ein paar Zentimeter höher aus als normal.”

    Was ist daran falsch?

  4. #4 PDP10
    23. Juni 2013

    Ach so, eigentlich wollte ich ja was zum Artikel schreiben:

    Jetzt habe ich die Sache mit dem Bullet-Cluster verstanden!

    Gut erklärt!

  5. #5 Herr Senf
    23. Juni 2013

    Man sollte im Auge behalten, daß es die Menge macht.
    Ich wiege 80 kg – Frage: mit oder ohne Dunkle Materie 😉
    Insofern verwirrt die gängige Ansage 5x mehr dunkle als sichtbare Materie.
    DM klumpt nicht und ist relativ gleichmäßig verteilt.
    Auf die ganze Erde kommt gerade mal 1 kg, der Mond merkt’s nicht.
    Ein Effekt ist erst bei großen Skalen/Volumina beobachtbar und deutbar, MOND hat gegen die großen Skalen als “Ersatz” eben kleine Beschleunigungen gesetzt, die auch nicht direkt gemessen werden können (pioneer-Anomalie hat sich ja erledigt).

  6. #6 Ein Bullet-Cluster zum Selbermachen – Astrodicticum Simplex
    23. Juni 2013

    […] Teil 5 meiner Serie über dunkle Materie beschäftigte sich heute mit alternativen Interpretationen der Beobachtungsdaten. Dabei spielte auch der berühmte “Bullet-Cluster” eine wichtige Rolle. Was der Galaxienhaufen mit dunkler Materie zu tun hat und wie man sich so eine galaktische Kollision selbst basteln kann, zeigt Neil deGrasse Tyson in diesem Video: […]

  7. #7 Florian Freistetter
    23. Juni 2013

    @Herr Senf: Da du vermutlich sichtbar bist, gehe ich davon aus, dass du aus normaler Materie bestehst. Aus 80kg normaler Materie…

  8. #8 Max
    23. Juni 2013

    @PDP10

    Warum sollen Vollmond und Neumond eine stärkere Gezeitenwirkung haben, als andere Mondphasen?!

    Halbmond = halbe Schwerkraft des Mondes?

    Dass hier die dunkle Materie mit im Spiel ist, war ironisch gemeint!

  9. #9 PDP10
    23. Juni 2013

    @Max:

    Vielleicht liest du erstmal hier nach:

    https://de.wikipedia.org/wiki/Gezeiten

    Aus dem Artikel:

    ” Bei Voll- und bei Neumond stehen Sonne, Erde und Mond annähernd auf einer Geraden, so addieren sich die Anziehungswirkungen, und es kommt zu einer (höheren) Springtide. “

    In diesem Artikel hier:

    https://de.wikipedia.org/wiki/Gezeitenkraft

    Ist ein schönes Bild, dass die Gezeitenkräfte erklärt – die zugegebenermassen etwas unintuitiv sind.

  10. #10 Florian Freistetter
    23. Juni 2013

    Die Gezeiten habe ich auch hier ausführlich erklärt: https://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2008/05/07/der-mond-die-gezeiten/

  11. #11 Dampier
    24. Juni 2013

    Vielen Dank für diese großartige Artikelserie! (Und für dieses Blog überhaupt).
    Seit meiner Jugend lese ich Bild der Wissenschaft (Vadder hats abonniert), aber noch nie habe ich soviel über Astronomie wirklich verstanden.

    beste Grüße
    Dampier

  12. #12 mr_mad_man
    24. Juni 2013

    Sehr aufschlussreich für mich. Ich hatte von MOND als Alternative zur DM zwar schon mal gehört, hängen geblieben ist bei mir aber nur, dass es “Unsinn” ist. Nach dem Artikel weiß ich nun, dass “Unsinn” eine sehr harte Beschreibung ist, die dem Konzept auch nicht gerecht wird. Aber Dank des Artikel könnte ich nun sogar mit eigenen Worten erklären, warum man auf MOND verzichten kann.

    Ich freue mich auch schon auf die nächsten Teile dieser Serie, auch wenn ich weiß, dass das Geheimnis was dieses Zeug nun genau ist, nicht gelüftet wird 🙂

  13. #13 Bynaus
    24. Juni 2013

    “Die dunkle Materie existiert aber trotzdem.”

    Das ist eine mutige Aussage, die beim gegenwärtigen Wissensstand sowohl korrekt oder falsch sein kann – immerhin hat bis heute niemand DM direkt “gesehen” (zB in einem Detektor) oder kann auch nur sagen, welche Eigenschaften sie genau hat.

    Man darf auch nicht vergessen, dass es neben MOND noch andere mögliche Modifikationen der Gravitation gibt, etwa MOG (Modified Gravity), eingeführt von John Moffat:

    https://en.wikipedia.org/wiki/John_Moffat_%28physicist%29

    Zum Bullet Cluster und MOG gibt es z.B. diese Publikation, in der Moffat und Co. zeigen, dass MOG beim Bullet Cluster eben tatsächlich ohne Dunkle Materie auskommt:
    https://adsabs.harvard.edu/abs/2007MNRAS.382…29B
    Abstract hier: https://arxiv.org/abs/astro-ph/0702146

    Natürlich könnte es noch weitere Theorien geben, die ohne DM auskommen, auf die wir bisher einfach noch nicht gekommen sind.

  14. #14 Florian Freistetter
    24. Juni 2013

    @Bynaus: “Man darf auch nicht vergessen, dass es neben MOND noch andere mögliche Modifikationen der Gravitation gibt, etwa MOG (Modified Gravity), eingeführt von John Moffat: “

    “Natürlich könnte es noch weitere Theorien geben, die ohne DM auskommen, auf die wir bisher einfach noch nicht gekommen sind.”

    Ich bin ja generell von allem begeistert, was Moffat macht, aber nur, wenn er Steven heißt 😉

    Und natürlich hast du Recht; irgendeine andere Erklärung kann es immer geben. Aber wir wissen eben, dass es mit einer simplen Modofikation des Gravitationsgesetzes nicht getan ist, wenn man alle Phänomene erklären will und das eine dramatische Änderung des Gravgesetzes wieder dem Rest der Physik und der Beobachtungen widerspricht.

  15. #15 Bynaus
    24. Juni 2013

    @Florian: Ich hab zuerst bei arxiv auch nach “S. Moffat” gesucht… 🙂

    Ich denke nur, dass man MOND nicht einfach als Stellvertreter für alle Theorien nehmen sollte, die die Gravitation modifzieren, um sie dann allesamt auszuschliessen, bloss weil MOND nicht mit allen Beobachtungen klarkommt. Man muss jede dieser Theorien unabhängig auf ihre Übereinstimmung mit den Beobachtungen prüfen. Sonst schüttet man das Kind mit dem Bade aus.

    Hier ist ein anderes Paper von (John!) Moffat (auf arxiv) das zeigt, dass MOG eine mögliche Theorie der modifizierten Gravitation darstellt, die ohne DM auskommt: https://arxiv.org/abs/1204.2985

  16. #16 Florian Freistetter
    24. Juni 2013

    @Bynaus: “das zeigt, dass MOG eine mögliche Theorie der modifizierten Gravitation darstellt, die ohne DM auskommt: https://arxiv.org/abs/1204.2985“

    Und diese MOG kann ALLE Phänomene erklären? (Ich bin grad unterwegs und hab Schwierigkeiten auf das paper zuzugreifen) Rotationskurven von Galaxien und Galaxienhaufenanalyse kriegt man mit modifizierten Gravitationsformeln ja sowieso immer gut approxmiert; das ist keine allzu große Kunst – muss halt nur lange genug an der Formel rumschrauben. Aber es geht ja auch um die kosmologischen Befunde, die man erklären muss!. Und wäre mir bis jetzt noch keine Alternative begegnet, die das kann UND noch den ganzen Rest dazu erklärt.

  17. #17 Bynaus
    24. Juni 2013

    @Florian: “Und diese MOG kann ALLE Phänomene erklären?”

    Nun, wenn man Moffat bzw. den Reviewern seiner Arbeiten vertraut, dann kann sie zumidnest eine ganez Reihe von Phänomenen erklären, Rotationskurven, kosmologische Parameter (Baryon-Oszillationen und ähnliche Dinge, von denen ich keine Ahnung habe), die Verteilung von Kugelsternhaufen, den Bullet Cluster und noch ein paar Dinge mehr. In folgendem preprint etwa heisst es:

    https://arxiv.org/abs/0908.0781

    “Without nonbaryonic dark matter, MOG provides good agreement with the data for galaxy rotation curves, galaxy cluster masses, and gravitational lensing, while predicting no appreciable deviation from Einstein’s predictions on the scale of the solar system. Another solution of the field equations is obtained for the case of a a spatially homogeneous, isotropic cosmology. MOG predicts an accelerating universe without introducing Einstein’s cosmological constant; it also predicts a CMB acoustic power spectrum and a mass power spectrum that are consistent with observations without relying on non-baryonic dark matter. Increased sensitivity in future observations or space-based experiments may be sufficient to distinguish MOG from other theories, notably the LCDM “standard model” of cosmology.”

    Allerdings ist nicht alles, was man zum Thema von Moffat auf arxiv findet, auch wirklich peer-reviewed, insofern sollte man sicher vorsichtig abwartend sein (Moffat ist aber sicher kein Crackpot). Mir scheint einfach wichtig, dass man nicht alle “modified gravity” Theorien in einen Sack wirft und MOND draufschreibt, und wollte das einfach noch ergänzen – je besser weitere Alternativen wie MOG bekannt sind, desto höher ist die Chance, dass sie auch mal tatsächlich unabhängig an Beobachtungen überprüft werden.

  18. #18 Bynaus
    24. Juni 2013

    PS: Hier gibt es noch eine Dissertation, die sich mit dem Thema (“modifizierte Gravitationstheorien vs. Dunkle Materie”) auseinandergesetzt hat:
    https://arxiv.org/pdf/0908.0040v1.pdf

  19. #19 Swage
    Germany
    26. Juni 2013

    Ich würde “Dunkles Feld” der Bezeichnung “Dunkler Materie” vorziehen, impliziert Letzteres doch das es sich um Materie handelt, was absolut nicht gesichert ist. Das es sich um eine Raum-Zeit-Verzerrung handelt (immerhin beobachten wir Dunkle Materie “indirekt”), steht außer Frage.

    Ich finde den Umstand das Dunkle “Materie” mit sich selbst nicht wechselwirkt äußerst bedenklich. Wir sprechen hier also von etwas das zwar Gravitation verursacht, aber selbst nicht davon betroffen ist, wenn man denn von einer galaxie-externen Ursache ausgeht.

    Auch die DM Filamentstruktur ist als geometrisches Gebilde in diesem Zusammenhang höchst kontra intuitiv.

    Ich denke wirklich es hat etwas mit der Rotationsgeschwindigkeit von SMBHs im Zentrum der Galaxien und dem Maschen Prinzip zu tun.

    Da aber niemand so genau weiß was es mit dem Machschen Prinzip auf sich hat…

    Die Äquatorialausrichtung der Akkreditionscheiben im 45 Grad Winkel zu den Quasarjets sieht auch merkwürdig aus.

    Es gibt da irgendeinen Zusammenhang der sich uns (noch) entzieht, und ich bin der Meinung das, sollte es sich wirklich um eine abstruse Form von Materie handeln, hätten wir diese schon längst entdecken müssen, da sie in großen Mengen vorhanden sein müsste… aber trotzdem können wir sie nicht finden.

    Hier schlummert sicher noch der ein oder andere Nobelpreis.

  20. #20 Florian Freistetter
    26. Juni 2013

    @Swage: ” und ich bin der Meinung das, sollte es sich wirklich um eine abstruse Form von Materie handeln, hätten wir diese schon längst entdecken müssen”

    Lies bitte die gesamte Serie; besonders den letzten Teil. Deine Geschichten von “Warpfeldern” sind Science-Fiction, aber mit der Realität hat das nichts zu tun. Und “Raumzeit-Verzerrung” mag zwar cool klingend; ist aber recht nichtssagend – Jede Materie verzerrt die Raumzeit. Du genauso wie der Stein auf der Straße oder der Stern im Weltall.

    Ich glaube, du solltest erstmal wirklich die Grundlagen der Astronomie und die Grundlagen der DM anschauen, bevor du irgendwelche “revolutionären” Theorien aufstellst…

  21. #21 Alderamin
    26. Juni 2013

    @Swage

    Ich würde “Dunkles Feld” der Bezeichnung “Dunkler Materie” vorziehen, impliziert Letzteres doch das es sich um Materie handelt, was absolut nicht gesichert ist.

    Weißt Du, was ein Feld ist? Welcher Art, was sind die Quellen, was die Austauschteilchen? Wieso gibt es lokal Konzentrationen mit höherer “Feldstärke”? Die Dunkle Energie ist offenbar ein Feld, die DM eher nicht.

    Ich finde den Umstand das Dunkle “Materie” mit sich selbst nicht wechselwirkt äußerst bedenklich. Wir sprechen hier also von etwas das zwar Gravitation verursacht, aber selbst nicht davon betroffen ist, wenn man denn von einer galaxie-externen Ursache ausgeht.

    Wer sagt denn, dass die DM nicht von der Gravitation betroffen sei? Natürlich ist sie das, wie soll sie sich sonst entlang der Filamente und in den Galaxien zusammenfinden? Insofern wechselwirkt sie ja mit sich selbst und auch mit normaler Materie.
    Wie bedenklich findest Du, dass Neutrinos nicht (nenneswert) mit sich selbst wechselwirken?

    Auch die DM Filamentstruktur ist als geometrisches Gebilde in diesem Zusammenhang höchst kontra intuitiv

    ???

    Ich denke wirklich es hat etwas mit der Rotationsgeschwindigkeit von SMBHs im Zentrum der Galaxien und dem Maschen Prinzip zu tun.

    Du weißt schon, dass selbst supermassive Schwarze Löcher nur 1/100000 der Masse einer Galaxie haben? Und wie soll die Rotation eines schwarzen Lochs die Sterne in großer Entfernung mit sich ziehen? So ein Ding ist perfekt symmetrisch, es tritt bestenfalls Frame Dragging in der unmittelbaren Nähe auf, aber nicht Lichtjahre entfernt.

    Da aber niemand so genau weiß was es mit dem Machschen Prinzip auf sich hat…

    Hat sich mit der ART doch erledigt.

    Die Äquatorialausrichtung der Akkreditionscheiben im 45 Grad Winkel zu den Quasarjets sieht auch merkwürdig aus.

    Wo hast du das her? Jets schießen entlang der Drehachse aus der Akkretionsscheibe heraus. Siehe Bild und Text hier. Zusammenhang mit dem vorher gesagten?

    sollte es sich wirklich um eine abstruse Form von Materie handeln, hätten wir diese schon längst entdecken müssen, da sie in großen Mengen vorhanden sein müsste… aber trotzdem können wir sie nicht finden.

    Wir reden von geschätzt einer Protonenmasse auf 3 Kubikzentimeter. Bei einer möglichen DM-Teilchenmasse von 1000 Protonenmassen oder mehr. Also weniger als 1 Teilchen in einem Würfel mit 15 cm Kantenlänge. Das ist verdammt wenig. Mal verglichen mit Milliarden von Neutrinos im gleichen Volumen, etwa von der Sonne. Und die sind auch schon schwierig nachzuweisen, dafür braucht es riesige Tanks unter der Erde. Weil die allermeisten Neutrinos niemals einen Atomkern treffen, der winzig klein im Vergleich zu den Abständen zwischen den Kernen ist. Nicht anders wird es der DM gehen, die ist nur noch wesenlich dünner gesät.

  22. #22 Steffmann
    26. Juni 2013

    @swage:

    Ich spare mir es ausnahmsweise zu zitieren. Du denkst, du meinst, du findest und du würdest.

    Scheinbar nimmst die Astrophysik als Wissenschaft nicht ernst. Ansonsten würdest du wissen, dass alle von dir aufgezeigten Gedanken schon seit Jahrzehnten durchgekaut, aufgeschrieben, debattiert und widerlegt worden sind.

    Ich bin kein Astrophysiker, aber die Art und Weise, wie du meinst hier eloquent über astronomische Selbstverständlichkeit zu schwurbeln, beeindruckt mich dann doch ziemlich negativ.

    Dieser blog hat eine Suchfunktion. Wenn du schon meinst, etwas zu sagen zu haben, dann vergewissere dich bitte, dass es nicht schon woanders gesagt wurde.

    Ich meine das auch nicht wirklich böse. Aber hier gibt es wirklich viel zu lernen. Ich empfinde es einfach als traurig, wenn dann trotzdem die Leute hartnäckig sich Information als Bring-Schuld zusammen definieren.

  23. #23 SAWA
    28. Juni 2013

    @Alderamin

    Wir beobachten Dunkle Materie doch indirekt, was prinzipiell bedeutet wir beobachten die Auswirkungen eines Gravitationsfeldes (und/oder temporärer Verzerrung) , Punkt. Dunkle Energie hat eher etwas mit der einsteinschen Raum-Zeit Konstante (Steady State Modell, wir erinnern uns, er hat es im Nachhinein als seine “größte Eselei” bezeichnet), auch bekannt als Hubble-Konstante und wenn wir ganz ehrlich sind können wir in dem Zusammenhang auch nicht mal von eine Konstante sprechen, denn hier ist gar nichts konstant, es handelt sich eher um einen wachsenden Faktor von dem wir nicht genau wissen was damit anzufangen ist.

    Die Vermutung liegt natürlich nahe das beides irgendwie zusammen Hängt (behaupte ich). Also was habe wir konkret? Zwei Felder: das eine anscheinend gravitativ, das andere dehnt aus unerklärlichen Gründen mit zunehmender Gewalt das Raum-Zeit Gefüge.

    Natürlich ist die gängige Theorie zur dunklen Materie die, das es sich um eine besondere Form von Materie handelt, die eine Reihe höchst merkwürdiger Eigenschaften hat. Aber das WISSEN wir nicht, daher finde ich die Bezeichnung irreführend, da sie eine Materiequelle impliziert. Ich weiß, ich weiß… “was könnte es sonst sein?” – gute Frage.

    Wieso gibt es lokale Konzentrationen mit höherer Feldstärke? Nunja, weil es sich nicht um ein isoliertes Feld handelt sondern Interaktionen. Und noch nicht mal nur gravitativer, sondern auch räumlicher und temporärer Natur. (ART+SRT)

    Sehen wir uns die Struktur der Dunklen Materie im Universum doch mal genauer an: da haben wir ein schwammartiges Gebilde das aus Myriaden von Filamenten besteht. Den Vergleich mit zähflüssigem Leim der das Universum mehr schlecht (weil ausdehnend, wir errinern uns an Dunkle Energie und an die Hubble/Kosmologische “Konstante”) als recht verklebt, finde ich ganz gut.

    Beobachtungen bei Clusterkollisionen zeigen das sich Dunkle Materie von normaler, babylonischer Materie trennt, was man gemein hin damit erklärt, das Dunkle Materie nicht elektromagnetisch interagiert. Die Dunkle Materie ist also außen und die baryonische Materie innen, da diese ja “gebremst” wird. Ist allerdings etwas problematisch, wenn man ebenfalls beobachtet wie das Gegenteil der Fall ist, also DM innen und baryonische Materie außen.
    https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/07-090.html

    Irgend etwas stimmt da ganz und gar nicht und ganz offensichtlich finden sie sich nicht zusammen, ganz im Gegenteil. Generell gibt es auch keine Anzeichen für eine Vermischung, sprich wir haben trotz der (angenommen,) gewaltigen Menge keine DM Körper in unserem oder anderen Planetensystemen entdeckt, was zu mindest indirekt der Fall sein sollte.

    Mit Neutrinos habe ich kein Problem da sie, im Gegensatz zu DM, auch sonst kein größeren Auswirkungen zeigen, das ist nicht der Punkt. Neutrinos sind anständig.

    Die Filamentstruktur is deshalb bedenklich, weil sich diese Struktur nicht wie erwartet verhält, z.B. bilden sich keine DM Planeten – oder zumindest haben wir keine Anhaltspunkte dafür.

    Das machsche Prinzip ist mit der ART ebenso gut vereinbar wie die Quantenmechanik, was natürlich eine recht interessante Auffassung von “erledigt” darstellt.

    Wie soll die Rotation eines schwarzen Lochs die Sterne in großer Entfernung… beeinflussen? Ehrlich gesagt, ich weiß es nicht aber irgendetwas vermittelt mir den Eindruck das es da einen Zusammenhang gibt. Wir verstehen nicht wirklich viel von SMBHs/Quasaren, selbst die einsteinschen Formeln versagen. Hier gibt es in der Tat noch viel zu lernen. Hier lassen sich auch viele relativistischen Zusammenhänge beobachten, alles in allem hervorragende Studienobjekte. Ich vermute diese Objekte sind keines Falls so symmetrisch wie es auf den ersten Blick den Anschein hat. Sie besitzen eindeutig einen Äquator und die polaren Jets machen alles andere als einen symmetrischen Eindruck. Und du wirst feststellen das die Akkreditionsscheibe im 45 Grad Winkel zur Drehachse auftritt, das ist schon richtig – nur vielleicht ungeschickt ausgedrückt. Wir meinen das selbe.

    Einer Protonenmasse auf 3 Kubikzentimeter mag wenig erscheinen, ist aber trotzdem noch mehr alls alle baryonische Materie zusammen. Und zwar vier mal mehr. Das sollte einem zu denken geben.

  24. #24 SAWA
    28. Juni 2013

    @Steffmann

    kein Ding, ich nehme es dir auch nicht krumm, ich finde nur das man Wissenschaft am besten dadurch würdigt das man auf sie eingeht und nicht annimmt alles was möglich ist sei schon erledigt

    z.B. würde ich vorschlagen mal mit einem Positronendetektor versuchen die durch gravitatives Mikrolinsen erstellten DM Karten nachzeichnen, das sollte sich doch in den Messwerten bemerkbar mach, oder… eben nicht.

  25. #25 Niels
    28. Juni 2013

    @SAWA (=Swage?)
    Ist jetzt nicht böse gemeint, aber du spielst Buzzword-Bingo.
    Es ist schon entscheidend, dass man auch verstanden hat, wofür Fachbegriffe stehen. Freies Assoziieren ist in der Wissenschaft eher selten der richtige Ansatz.

    Beim Verständnis dieser Zusammenhänge kann ein Diskussion in einem Forum aber nur sehr bedingt weiterhelfen, wenn es schon an den absoluten Grundlagen mangelt.
    Wenn es dich wirklich interessiert, kommst du ums Bücherlesen wahrscheinlich sowieso nicht herum.
    Es gibt sicher sehr viele Mitkommentatoren, die dir auf Nachfrage gute populärwissenschaftliche Literatur empfehlen können.
    Florian Freistetter selbst hat hier aber auch eine Menge Bücher rezensiert, diese Rezensionen kannst du dir mal angucken.

    Manchmal reicht es aber schon, wenn man einfach mal kurz die Fachbegriffe in der Wikipedia nachschlägt.
    Allein dein erster Absatz enthält nämlich schon sehr viele Fehler, die dadurch vermeidbar gewesen wären:
    1) Die “temporäre Verzerrung” soll vermutlich eine “temporale Verzerrung” sein. Das ist aber trotzdem Science-Fiction Vokabular, kein wissenschaftliches Fachwort.
    2) Dunkle Energie hat nichts mit dunkler Materie zu tun.
    3) Die kosmologische Konstante hat nichts mit der Steady State Theorie zu tun.
    4) Deswegen hat Einstein auch niemals die Steady State Theorie als seine größte Eselei bezeichnet.
    5) Schon gar nicht ist die kosmologische Konstante als Hubble-Konstante bekannt.
    6) Weder die kosmologische Konstante noch der Hubble-Parameter sind ein “wachsenden Faktor von dem wir nicht genau wissen was damit anzufangen ist”.

    Beim ersten Absatz bleibt also kaum noch etwas Richtiges oder Sinnvolles übrig, beim Rest deines Textes sieht es leider nicht anders aus.

    Wenn du nach dieser langen Serie über die Dunkle Materie immer noch Behauptungen aufstellst wie etwa

    sprich wir haben trotz der (angenommen,) gewaltigen Menge keine DM Körper in unserem oder anderen Planetensystemen entdeckt, was zu mindest indirekt der Fall sein sollte.

    und

    weil sich diese Struktur nicht wie erwartet verhält, z.B. bilden sich keine DM Planeten

    dann solltest du die einzelnen Artikel dringend noch mal konzentriert ganz von Angang an durchlesen.

  26. #26 PDP10
    29. Juni 2013

    @SAWA / Swage:

    Ich zitiere hier mal @Niels:

    “dann solltest du die einzelnen Artikel dringend noch mal konzentriert ganz von Angang an durchlesen.”

    Und ich möchte hinzufügen, dass ein etwas bescheidenerer Tonfall hier vielleicht angebracht wäre.

    Demut ist eine der wichtigsten Tugenden des Wissenschaftlers in Bezug auf sein Arbeitsgebiet.

    Etwas, das Laien oft unterschätzen.

  27. #27 SAWA
    7. Juli 2013

    kann ich so nicht stehen lassen, tut mir leid

    1)Irrelevant, ich bin kein Wissenschaftler – du weißt was gemeint ist, tut mir leid wenn ich da mit den traditionellen Formulierungen breche

    2)Eine ziemlich gewagte Behauptung – kannst du das mit absoluter Sicherheit bestätigen? Ich glaube eher nicht… aber ich gebe zu im momentan gängigen Modell eher nicht. Natürlich… deckt sich dieses Modell eher nicht mit den derzeitigen Beobachtungen, aber wenn du daran festhalten möchtest ist das dein Ding. Zu mindest reflektiert deine Meinung den derzeitigen Konsensus akurat, auch wenn die Beobachtungen das (noch?) nicht bestätigen.

    3)Die einsteinschen Feldgleichungen der allgemeinen Relativitätstheorie lassen sich mit oder ohne kosmologischer Konstante formulieren. Allerdings kann ein materieerfülltes Universum, dessen Entwicklung durch Gleichungen ohne die Konstante beschrieben wird, nicht statisch sein, sondern muss notwendigerweise expandieren oder kollabieren. Du liegst voll daneben…

    4)Einstein hat das deswegen getan, weil er das Gefühl hatte, das, obwohl seine Gleichungen auf ein kollabierendes Modell hinausliefen dies nicht richtig sein könne. Daher hat er einen Wert in die Gleichungen eingefügt der das Modell stabilisiert, sprich er hat das Modell, trotz gegenteiliger Aussge der Gleichungen seinen Vorstellungen entsprechend modifiziert. Und das war ihm im Nachhinein furchtbar peinlich, weil es das Ergebiss verfälscht und nicht ein wissenschaftlich korrektes Vorgehen war. Du liegst wieder voll daneben…

    5)Im Prinzip nicht, deswegen wird sie auch Hubble Konstante genannt. Aber nüchtern betrachtet muß man zugeben das es sich um den selben Ansatz einer Kosmologischen Konstante handelt, wie auch Einstein sie benutzt hat, nur um diesmal nicht eine Kollabierung, sondern eine Expansion zu beschreiben – ergo selber Unterschied (das hat jetzt allerdings sehr wohl etwas mit Dunkler Energie zu tun). Ich glaube es lässt sich sehr gut vertreten das es sich bei der Kosmologischen Konstante und der Hubble Konstante um den selben (falschen) Ansatz (mit vertauschten Vorzeichen) handelt, nämlich um die nicht den Modell entsprechenden Beobachtungen mit willkürlichen Modifikationen der Berechnungen zu vereinen. Grober Fehler.

    6)Die expansion des Universums wird im momentan gängigen Modell (aufgrund ensprechender Beobachtungen) als zuhnemend beschrieben, daher handelt es sich um einen wachsenden Faktor. “Konstante” ist daher sowiso völlig verkehrt, da hier nichts, aber auch gar nichts konstant ist. Und da man damit nichts anzufangen ist schreibt man diese zuhnemende Expansion einer unbekannten Energieform zu – der Dunklen Energie. Ich empfindefinde die Aussage “neimand weiß so recht etwas damit anzufangen” als sehr zutreffend. Wenn du eine bessere Erklärung hast schatze ich das bald ein Nobelpreis fällig ist.

    Ein bescheidenerer Tonfall wäre eine gute Idee. Ich sehe schon; das führt zu nichts. Beenden wir das an dieser Stelle.

  28. #28 SAWA
    7. Juli 2013

    boah, da hätte ich nochmal drüberlesen sollen, aber ich schätze man kann es trotzdem verstehen…

  29. #29 Flanker
    20. August 2013

    Es ist mehr Masse da, als wir sehen. Okay, da wage ich mal einen Gedanken in die Runde zu werfen, der bisher noch unerwähnt blieb.

    Wie wäre es mit Schwarzen Löchern ? Da fällt dauernd Materie hinein und trägt ihre Fallenergie ins Innere. Diese Energie muss sich drinnen in eine andere umwandeln, aber fast alle Möglichkeiten sind versperrt. Abgabe von Licht oder EM-Wellen überhaupt ist unmöglich, ebenso wie die Erhöhung der Temperatur, die bei Schwarzen Löchern sehr nahe am Nullpunkt liegt. Auch Elektrizität und Magnetismus scheiden aus. Es bleibt: der Drehimpuls. Der wird durch jedes hineinfallende Materiestück erhöht.

    Worauf die Ränder dann irgendwann nahe der Lichtgeschwindigkeit rotieren. Dann machen sich auch relativistische Effekte bemerkbar, zum Beispiel die Massenzunahme. Aus einem hineinfallenden Kilo Materie werden fünf, oder zehn oder noch mehr. Man erreicht die Lichtgeschwindigkeit zwar nie, aber man kann beim Versuch, es zu tun, unendliche Energiemengen verbraten.

    Was nun mit den Beobachtungen an allen Orten zusammenpasst: diese Materie ist unsichtbar, erzeugt aber Gravitationslinsen und kommt in unserem Sonnensystem nicht vor. Und wäre natürlich in der Lage, Galaxien zusammen zu halten.

  30. #30 Florian Freistetter
    20. August 2013

    @Flanker: Schwarze Löcher waren natürlich unter den ersten Kandidaten für die dunkle Materie. Aber das funktioniert trotzdem nicht. Genauso wie die dunkle Materie sind schwarze Löcher zwar vielleicht unsichtbar, aber nicht undetektierbar. Man würde sie anhand ihrer Gravitationskraft entdecken; man würde sie durch ihren Gravitationslinseneffekt sehen, usw. Und die Auswirkungen einen schwarzen Lochs unterscheiden sich deutlich von denen einer großen, dünnen Wolke aus Teilchen. Und genau das zeigen die Beobachtungen und keine schwarzen Löcher.

    Außerdem müssen die Löcher ja auch irgendwo her kommen. Ein schwarzes Loch ist der Überrest eines Sterns. Wenn die gesamte dunkle Materie aus schwarzen Löcher besteht, dann müsste es im Universum früher VIEL mehr Sterne gegeben haben (die dunkle Materie macht ja 85% der gesamten Materie aus!). So viel Materie kann aber nicht dagewesen sein, das wäre aufgefallen. Denn wir können ja in der Astronomie in die Vergangenheit schauen und sehen dort nichts von einer absurd hohen Sterndichte.

    Es ist auch nicht so, dass sich die Masse eines schwarzen Lochs auf wundersame Weise vermehrt, wenn ein schnelles Stück Materie reinfällt. So funktioniert das mit der Relativität nicht. Je mehr Masse in ein schwarzes Loch fällt, desto größer wird sein Schwarzschildradius. Das ist schon relativ gut verstanden.

    Schwarze Löcher klingen zwar auf den ersten Blick nach einem brauchbaren Kandidaten für dunkle Materie. Aber wenn man die Sache genau betrachtet (was die Astronomen natürlich getan haben), dann zeigt sich, dass sie völlig ungeeignet sind…

  31. #31 Orci
    20. August 2013

    Ich hätte in dem Zusammenhang eine grundsätzliche Frage zu dunkler Materie, die wie ich glaube ganz gut passt: Liegt die Tatsache, dass sie nicht zu massiven Objekten verklumpt allein an der fehlenden elektromagnetischen Wechselwirkung oder gibt es auch andere Mechanismen?

  32. #32 Florian Freistetter
    20. August 2013

    @Orci: “Liegt die Tatsache, dass sie nicht zu massiven Objekten verklumpt allein an der fehlenden elektromagnetischen Wechselwirkung”

    Ja, weil sie keine EM-Strahlung abgeben kann, fällt es der dunklen Materie auch schwer, ihre Energie loszuwerden und sich an andere Teilchen zu binden. In einem Topf voller brodelndem Wasser wirst du auch keine Eisklumpen finden können…

  33. #33 Flanker
    20. August 2013

    Danke für Die Antwort !

    “Es ist auch nicht so, dass sich die Masse eines schwarzen Lochs auf wundersame Weise vermehrt, wenn ein schnelles Stück Materie reinfällt. So funktioniert das mit der Relativität nicht. Je mehr Masse in ein schwarzes Loch fällt, desto größer wird sein Schwarzschildradius. Das ist schon relativ gut verstanden.”

    Man sollte sich physisch niemals ins Innere des Schwarzschildradius begeben, da kommt man nie wieder heraus. Gedanklich allerdings kann man das durchaus tun, ich habe das schon mehrfach überlebt. Leider ist da bei Astronomen irgend eine Grenze, die offenbar nicht überschritten werden darf. Aber warum ? Warum nicht annehmen, dass innerhalb des Radius eben auch das Naheliegende passiert ?

    Allerdings, ich gebe mich geschlagen. Die beobachtete Lichtkrümmung passt nicht zu den Schwarzen Löchern. Kapiert.

    Dann wären da die WIMPs, das Elementarteilchen der CDM. Diese nun löschen sich bei gegenseitiger Kollision aus unter Abgabe von zwei Gammaquanten, wie im neuen “Spektrum” steht. Ergo dürfen die WIMPs also nur in einer gewissen Dichte vorliegen, um sich nicht gegenseitig anzuziehen. Oder aber sind diese Auslöschung eine Methode, um ihre Dichte stets konstant zu halten ? Wäre das ein Ansatz ?

    Es ist mir ein Bedürfnis, hier ein kleines Lob zu äußern. Sie geben sich ja echt Mühe mit Ihren Lesern. Danke und weiter so !

  34. #34 Florian Freistetter
    20. August 2013

    @Flanker: “. Ergo dürfen die WIMPs also nur in einer gewissen Dichte vorliegen, um sich nicht gegenseitig anzuziehen. “

    Naja, sie ziehen sich auch an. Sie klumpen nur nicht zusammen wie normale Materie und bilden daher nur große diffuse Wolken – die wegen der Selbstannhilation eine gewisse Dichte nicht überschreiten können, das stimmt.

  35. #35 Gebhard Greiter
    16. Juni 2014

    J e d e Ansammlung von Energie — keineswegs nur Materie — erzeugt Gravitationspotential. Warum also nicht auch virtuelle Materie? Sie besteht aus extrem kurzlebigen Elementarteilchen, die paar­weise durch Quantenfluktuation entstehen, aber n i c h t beobachtbar sind: Sie existieren nur allzu kurz, um Licht abzustrahlen.

    Wenn man nun also annimmt, dass Quantenfluktuation dort besonders heftig auftritt, wo starke Gravitationsfelder wirken, scheint es mir nicht ausgeschlossen, dass sich auch durch virtuelle Mate­rie dort erzeugte Gravitationskräfte zu etwas durchaus Relevantem aufaddieren.

    Kann dieses Argument jemand entkräften?

  36. #36 PDP10
    17. Juni 2014

    @Gebhard Greiter:

    “Kann dieses Argument jemand entkräften?”

    Ja. Das ist im Standardmodell schon “eingepreist”.

    Die Vakuumenergie, die man in gewissem Sinne als “Ursache” (sehr dicke Anführungsstriche) für die Entstehung virtueller Teilchen auffassen kann, gilt als möglicher Kandidat für die dunkle Energie (nicht dunkle Materie!).
    Blöderweise sind hier Theorie und Experiment soweit auseinander, dass zur Zeit niemand sagen kann, ob die Idee überhaupt sinnvoll ist.

    “Wenn man nun also annimmt, dass Quantenfluktuation dort besonders heftig auftritt, wo starke Gravitationsfelder wirken, scheint es mir nicht ausgeschlossen, dass sich auch durch virtuelle Mate­rie dort erzeugte Gravitationskräfte zu etwas durchaus Relevantem aufaddieren.”

    Nein, eben nicht, wie du selbst ja weiter oben sagst: diese virtuellen Teilchen sind nicht beobachtbar und wechselwirken auf viel zu kurzen Distanzen in viel zu kurzer Zeit.

    Wichtiger noch:
    Es stimmt auch nicht, dass mehr virtuelle Teilchen dort entstehen, wo viel Gravitation ist.
    Das hat nichts miteinander zu tun.

    Ich referiere hier allerdings nur ins Blaue hinein, was ich noch aus einer Vorlesung über Elementarteilchenphysik behalten habe (zwanzig Jahre her 🙂 ) … richtige Quantenfeldtheorie war nie so meins.
    Letzteres Thema hat mir damals die Grenzen meiner intellektuellen Möglichkeiten aufgezeigt 🙂

    Möglich, das andere hier das genauer erklären können.

  37. #37 Gebhard Greiter
    18. Juni 2014

    @PDP11:

    Nein, eben nicht, wie du selbst ja weiter oben sagst: diese virtuellen Teilchen sind nicht beobachtbar und wechselwirken auf viel zu kurzen Distanzen in viel zu kurzer Zeit.

    Dieses Nein und seine Begründung scheint mir aus folgendem Grunde NICHT schlüssig zu sein:

    Es ist zwar richtig, dass ein virtuelles Teilchen seiner kurzen Lebensdauer wegen nicht beobachtet werden kann — das aber nur deswegen, da es zu beobachten ja bedeutet, dass es mit einem Quant zusammenstößt, derart dass dieser Zusammenstoß zur Abstrahlung von Licht oder zur Erzeugung anderer, dann ihrerseits beobachtbarer Teilchen führt. Bei virtuellen Teilchen aber kommt es ja gar nicht zu einem Zusammenstoß, der irgend etwas produziert: Es stößt nur mit seinem Bruder zusammen, und die beiden gehen auf in Nichts.

    So aber, wie jedes sich bewegende Elektron ein elektromagnetisches Potentifald erzeugt noch lange, bevor es mit einem anderen Quant kollidiert (d.h. beobachtet werden kann), werden sicher auch virtuelle Teilchen, die ja sicher stets gewisser Beschleunigung unterliegen, ein – wenn auch nur sehr kleines – Gravitationsfeld erzeugen. Die Summe dieser winzig kleinen, stets nur extrem kurz existierenden Gravitationspotentiale könnte – wenn die Intensität auftretender Quantenfluktuation hinreichend groß ist, dennoch ziemlich groß sein (dass die Summanden, die zu solcher Summe führen, sich ständig austauschen, scheint mir unerheblich).

  38. #38 Ralf Paul
    Potsdam
    21. April 2015

    Für “Dunkle Materie” und “Dunkle Energie” gibt es keine Mathemathische Notwendigkeit, was erklären könnte weshalb noch Niemand einenTeelöffel voll davon gefunden hat.
    Allerdings müsste man Einstein richtig lesen.
    Durch die Verwendung des Begriffs Beschleunigung scheint es selbst bei Erwachsenen Missverständnisse zu geben.
    Hätte er gesagt jede Art von Beschleunigung kann die Energie einer Masse potenzieren wäre es vielleicht einfacher gewesen, denn Jeder wüsste es gilt auch für die Kreisbeschleinigung/Rotation und für die Fallbeschleunigung/Gravitation und wenn es keine Gravitation gibt springt die Seitwärtsbeschleunigung/Frequenz ein.
    Allein für die Rotationsgeschwindigkeit der Erde erhalten wir einen zusätzlichen Multiplikator von 640.000 und man muss kein Genie sein um den Rest hochzurechnen.

  39. #39 Alderamin
    21. April 2015

    @Ralf Paul

    Für “Dunkle Materie” und “Dunkle Energie” gibt es keine Mathemathische Notwendigkeit, was erklären könnte weshalb noch Niemand einenTeelöffel voll davon gefunden hat.

    Das sind ja im wesentlichen auch nur Namen für die bisher unbekannten Quellen von Gravitation bzw. Abstoßung, die sich aus den Beobachtungen ergeben. Die Dunkle Materie zeigt sich als Galaxien, die in Galaxiengruppen so schnell umher fliegen, dass sie sie eigentlich verlassen müssten, wenn man ihre Masse aufgrund der Leuchtkraft bestimmt, an rotierenden Galaxien, bei denen die Rotationsgeschwindigkeit zu groß ist und über den Radius nicht der sichtbaren Masseverteilung folgt, und an Gravitationslinseneffekten in Sternhaufen, wo unsichtbare Materie die dahinter liegenden Galaxien verzerrt. Obwohl die Urknalltheorie verbietet, dass die Dunkle Materie aus normalen Protonen und Neutronen besteht (sonst stimmte die Bilanz der im Urknall entstandenen Mengen von Helium und Lithium nicht mit den heute beobachteten Mengen überein), hat man in der Milchstraße schon nach kompakten dunklen Objekten (Planemos, Braune Zwerge, Neutronensterne, Schwarze Löcher etc.) gesucht, aber deren viel zu wenige gefunden, um die Masse der Dunklen Materie zu liefern; außerdem sollten solche Objekte ja in der Milchstraßenscheibe verteilt sein, das passt dann aber nicht zu den Rotationsgeschwindigkeitskurven von Spiralgalaxien über deren Radius, die legen eine haloförmige Verteilung der DM nahe. Neutrinos sind übrigens nachgewiesene DM, aber zu schnell unterwegs und es sind zu wenige (falls es nicht noch unentdeckte Neutrinoarten gibt, Stichwort “sterile Neutrinos”), um die DM-Masse aufzubringen. Man weiß also nicht, woraus die DM besteht, nur, woraus sie nicht besteht, nämlich aus normaler Materie.

    Die Dunkle Materie zeigt sich anhand der beschleunigten Expansion des Universums, die sich an Entwicklung der Expansionsgeschwindigkeit der Galaxien über das Weltalter nachweisen lässt. Dazu beobachtet man Galaxien in zunehmender Entfernung (und damit in früheren Phasen des Universums, man blickt mit der Entfernung ja auch rückwärts durch die Zeit) und misst deren Fluchtgeschwindigkeit, und da zeigt es sich, dass es neben der Anziehung der Galaxien auch eine Kraft gibt, die sie zunehmend auseinander treibt, und die den Raum gleichmäßig zu erfüllen scheint, so als sei sie eine Eigenschaft des Vakuums selbst. Die Allgemeine Relativitätstheorie gibt so eine Größe her, über eine Art Druck im Vakuum, die zu einer Abstoßung führt. Aber hier liegt noch viel im Dunklen (daher der Name…)

    Den Rest habe ich nicht verstanden (nur soviel: nach der RT krümmt schnelle Rotation den Raum, man kommt über die Umfangsverkürzung eines schnell rotierenden Rads von der Speziellen RT direkt auf die Allgemeine RT, die besagt, dass jegliche Beschleunigung von Gravitation nicht unterscheidbar ist), und die Kosmologen wissen sehr genau, wie sie die RT anzuwenden haben, wenn sicher auch nicht jeder Erwachsene das weiß.

  40. #40 Florian Freistetter
    21. April 2015

    @Ralf Paul: “Für “Dunkle Materie” und “Dunkle Energie” gibt es keine Mathemathische Notwendigkeit,”

    Dann behaupten sie also, die Beobachtungen, die zeigen, dass die Newtonsche/Einsteinsche Gravitation nicht zur Erklärung ausreichen, sind alle falsch?

  41. #41 kainobi
    10. September 2015

    Ich als Laie stelle mir schon seit langem folgende Frage:

    Hat noch nie jemand in Betracht gezogen, dass die DM einfach nur gekrümmte Raumzeit ist? Also im Prinzip als “Struktur” oder Eigenschaft der Raumzeit selbst, ohne jegliche Ursache innerhalb unseres Universums?

    Ist das denn so total abwegig? Im Grunde wissen wir doch so gut wie nichts darüber, was Raum oder Raumzeit wirklich ist. Warum kann es keine grundlegenden Strukturen geben, wie z.B. “Fasern” (Filamente) und lokale “Dellen”/Unebenheiten (oder Pickel ;-)). Das würde doch auch die recht einseitige Wechselwirkung mit der baryonischen Materie erklären. Und Brücken bilden kann die DM ja scheinbar auch schon 🙂 – siehe https://www.scinexx.de/wissen-aktuell-19080-2015-07-15.html

    Eine ähnliche Überlegung könnte man wohl auch bei der dunklen Energie machen.

    Klar, das wäre auf seine Art schon fast banal und würde uns wissenschaftlich nicht so wirklich weiter bringen. Aber kann man es ausschließen?