StartseiteAstrodicticum Simplex

Gammastrahlung aus dem galaktischen Zentrum liefert den bisher besten Hinweis auf die Natur der dunklen Materie

Von / 7. April 2014 / 37 Kommentare / Seite 3 von 3 / Auf einer Seite lesen
Mehr

Wie gesagt: Diese Beobachtungen sind keine direkte Beobachtung dunkler Materie. Aber sie sind ein ziemlich guter Hinweis auf ihre Existenz und Natur. Tansu Daylan und seine Kollegen erhoffen sich in Zukunft viel von der Beobachtung anderer Galaxien. Die sind zwar weiter weg und Daten schwerer zu bekommen. Aber wenn man sie hat, dann sollten sie eigentlich die gleiche Art von überschüssiger Gammastrahlung zeigen, die man auch in unserer eigenen Galaxie beobachtet. Und der LHC wird ja auch demnächst wieder den Betrieb aufnehmen und nach neuen und unbekannten Teilchen suchen. Auch hier kann man auf weitere Hinweise hoffen. Die Kreise um die dunkle Materie ziehen sich immer enger. Lange kann sie uns nicht mehr entkommen…

1 / 2 / 3
Stichworte: , , , , , , , ,
Mehr

Kommentare (37)

  1. #1 Silava
    7. April 2014

    Bei solchen Artikeln frage ich mich immer ob es auch noch
    eine weiter Art “Materie” gibt die mit keiner der vier
    Grundkräften wechselwirkt, sondern ihren eigenen
    Gesetzen gehorcht und irgendwelche Strukturen bildet.
    Aber so eine “Materie” wäre per Definition nicht
    nachweisbar und völlig irrelevant für unser Universum.

    Es ist sehr spannend zu lesen wie die Forscher dem
    Problem der Dunklen Materie zu Leibe rücken und dabei
    immer wieder Fortschritte machen.

  2. #2 Findelkind
    7. April 2014

    Eine Frage beschäftigt mich, seit ich “DER STOFF AUS DEM DER KOSMOS IST” gelesen und gesehen (Brian-Greene-Videos sind nur zu empfehlen! Der Typ kann echt gut erklären und macht auch noch Spass.) habe. Und dieser Artikel passt irgendwie dazu.

    >VORSICHT! PRIVATPHYSIK EINES GRAPHIKERS!<
    Müßte man nicht eine fünfte Grundkraft einführen, die für die Ausdehnung des Raumes, und damit des Universums, verantwortlich ist?

    Und vielleicht verhielte sich diese fünfte Kraft zur Gravitation ähnlich wie die schwache zur starken Kernkraft…

  3. #3 Florian Freistetter
    7. April 2014

    @Findelkind: “Müßte man nicht eine fünfte Grundkraft einführen, die für die Ausdehnung des Raumes, und damit des Universums, verantwortlich ist?”

    Naja, die dunkle Energie (nicht zu verwechseln mit der dunklen Materie, die Thema dieses Artikels und was ganz anderes ist) ist ja im wesentlichen so eine Kraft. Es ist halt nur noch nicht ganz klar ob das wirklich eine neue Kraft ist oder nur Resultat irgendeines anderen Phänomens.

  4. #4 Alderamin
    7. April 2014

    @Findelkind

    Bei der kosmischen Inflation soll ja die Schwerkraft abstoßend gewirkt haben (negativer Druck des Vakuums verursacht abstoßende Schwerkraft, steht auch im Greene-Buch). Könnte bei der Dunklen Energie in abgeschwächter Form ebenso sein.

  5. #5 Kallewirsch
    7. April 2014

    Ah. Dunkle Materie.
    Da wollte ich sowieso was fragen.

    Ich hab vor kurzem mir einige Podcasts angehört unter anderem den von den Science Bustern. Prof. Oberhumer hat da etwas von sich gegeben, von dem ich nicht weiß, wie ich es einordnen soll. Kurz gesagt, war die Aussage die, dass es dunkle Materie eventuell so gar nicht gibt, weil die Vermessung der Sternbewegung in unserer Umgebung keine Fehlbeträge aufweist. Allerdings stammt dieser spezielle Podcast-Beitrag noch aus einer Zeit, als Gaia noch nicht unterwegs war.

    Ich hab die ‘Dunkle Materie’ Seria jetzt nur grob überflogen, vielleicht hast du das Thema wo angesprochen. Aber wie ist da jetzt der letzte Stand dazu? Gibt es eine Erklärung, warum wir dunkle Materie zwar auf großen Größenskalen durch ihre Auswirkungen nachweisen können, sich die Effekte aber ‘im Kleinen’ scheinbar verlieren?

  6. #6 Chris
    7. April 2014

    Ich hab mir auch die Serie zur dunkle Materie durchgelese, die ich übrigens sehr gut erklärt finde.
    Da ich nun ein Referat in der Schule über die dunkle Materie halte, beschäftigt mich eine Frage:
    Die dunkle Materie soll sich ja in der unmittelbaren nähe der Galaxien befinden. Sie wird praktisch immer so beschrieben als wäre sie ein Nebel oder ein Gas.
    Nun mein Frage: Wird die dunkle Materie auch so charakterisiert, dass sie im festen Zustand auftauchen kann, d.h. zum beispiel als Himmelskörper?
    Wäre doch coll wenn ein normaler Planet mit einem “Unsichtbachen” Planten plötzlich zusammenstoßen würde!

  7. #7 Franz
    7. April 2014

    Worauf beruht die Annahme, dass sich dunkle Materie ‘auslöscht’ ? Müsste sie dann nicht schon weg sein wie die Antimaterie ?

  8. #8 Jan
    7. April 2014

    lieber florian
    Geht am 1 juni wirklich die welt unter

  9. #9 Findelkind
    7. April 2014

    @FF:
    Danke für die Antwort. Vielleicht ist das doch nicht SO falsch, was ich mir da denke.

    @Alderamin:
    “Bei der kosmischen Inflation soll ja die Schwerkraft abstoßend gewirkt haben”

    Müßte der Raum dann nicht auch anders herum gekrümmt gewesen sein?

    Oder ist Gravitation vielleicht…Nein, diese Gedanken zu äußern traue ich mich noch nicht.

  10. #10 Florian Freistetter
    7. April 2014

    @Chris: Die dunkle Materie wird deswegen immer als Wolke beschrieben, weil die WIMPs eben nicht nur mit dem Rest der Materie kaum interagieren, sondern auch nicht mit sich selbst. Sie können daher auch nicht zusammenklumpen um Himmelskörper oder ähnliches bilden. Das einzige, was WIMPs tun können, ist riesige Wolken im Universum zu bilden.

    @Kallewirsch: Das was ich Chris gesagt habe, ist auch der Grund dafür, dass man kleinräumig keine Auswirkungen sieht. Nur auf großen Skalen betrachtet ist genug DM vorhanden, damit der Effekt spürbar wird.

  11. #11 Captain E.
    7. April 2014

    @Jan:

    lieber florian
    Geht am 1 juni wirklich die welt unter

    Das ist so gut wie ausgeschlossen. Weswegen sollte sie auch untergehen?

  12. #12 Jan
    7. April 2014

    du verunsicherst mich so gut wie ausgeschlossen ? und wenn die säurewolke doch kommt dann wird sich florian aber wundern

  13. #13 Kallewirsch
    7. April 2014

    @Jan

    du verunsicherst mich so gut wie ausgeschlossen ?

    Weil es keine 100% Sicherheit gibt. Für nichts.
    Wier groß ist die Gefahr, dass du am 1. Juni um 17:08 von einem Blitz getroffen wirst?
    Antwort: es ist so gut wie ausgeschlossen.

    und wenn die säurewolke doch kommt

    Wie soll etwas kommen, was nicht existiert?

    Leute, macht euch doch nicht immer selbst fertig! Schön langsamm sollte das nun wirklich auch der letzte mitbekommen haben, dass derartige “Neuigkeiten” immer nur von irgendwelchen selbsternannten Experten kommen, die keine Ahnung von irgendwas haben (das aber reichlich) und derartige Geschichten im Umlauf bringen, damit sie selbst auch mal irgendwas zu sagen haben.

  14. #14 Kallewirsch
    7. April 2014

    Und wenn ich das hinzufügen darf: Es spricht nicht gerade für deine Fähigkeiten zur kritische Faktenbewertung, wenn du dein Anfrage (die schon hunderte vor dir gehabt haben) einfach in irgendeinen Beitrag hier postest. Wenigstens soviel Anstand könnte man schon haben, sich einen Beitrag zu suchen, in den die Anfrage wenigstens thematisch hineinpasst.

  15. #15 Captain E.
    7. April 2014

    Passieren kann immer etwas, zum Beispiel ein nuklear geführter Krieg. Das wäre quasi der Weltuntergang. Eine Säurewolke, die auf uns zufliegt, wurde bislang nicht gesichtet, und das bedeutet, dass uns dieses Jahr auch keine treffen wird. Und bevor du fragst: Große Asteroiden auf Kollisionskurs sind auch keine bekannt, also wird uns auch so ein Brocken in näherer Zukunft definitiv nicht treffen. Kleinere wie der über Tscheljabinsk sind dagegen recht harmlos.

  16. #16 Captain E.
    7. April 2014

    Andersherum formuliert: Wenn die Warnung vor dieser omniösen Säurewolke, die uns angeblich treffen soll, Hand und Fuß hätte, dann müsste es ja Beobachtungsdaten geben. Ohne Beobachtung kann man keine Prognose stellen. Es wurde aber eben nichts beobachtet, also kommt auch nichts, keine Kometen, Asteroiden oder Säurewolken, und die angebliche Prognose ist völliger Mumpitz.

  17. #17 Alderamin
    7. April 2014

    @Findelkind

    Müßte der Raum dann nicht auch anders herum gekrümmt gewesen sein?

    Nein, die Vakuumenergie war ja gleichmäßig im Raum verteilt, der Raum war flach, so wie heute (Krümmung liegt nur lokal um Massen herum vor, kleine Dellen in einer großräumig flachen Raumzeit).

    Die Idee mit der abstossenden Gravitation ist die: nach der ART erzeugt ein positiver Druck eine positive Schwerkraft. Das ist einfach zu verstehen: wenn ich ein Medium gegen seinen Innendruck komprimiere, wende ich Arbeit auf, die als innere Energie in das Medium geht. Arbeit ist Energie, Energie ist Masse, also hat das Medium unter höherem Druck mehr anziehende Schwerkraft.

    Das Gegenteil passiert bei negativem Druck (Sog nach innen): wenn man dem nachgibt, verringert sich die innere Energie des Mediums, die Schwerkraft nimmt ab. Sie kann laut ART sogar negativ werden.

    Bei der Inflation hatte das Vakuum einen negativen Druck, der eine negative, abstoßende Schwerkraft verursacht hat, die wiederum das Vakuum auflähte und den Raum vergrößerte.

    Warum verringerte der negative Druck den Raum nicht? Er müsste doch eine Sogwirkung haben. Nein, der hohe positive Druck in den tiefen der Meere drückt ja auch kein Wasser nach oben oder zur Seite. Wenn überall der gleiche Druck herrscht, besteht ein Gleichgewicht. Nur bei einem Druckgefälle sucht das Medium den Ausgleich. Da das Medium hier das Vakuum zur Zeit der Inflation war, dessen innere Energie und Druck konstant waren, bestand stehts ein Druckgleichgewicht, aber da Raumzeit und Gravitation zusammenhängen, konnte die abstoßende Gravitation den Raum vergrößern.

    Soweit mein laienhaftes Verständnis, dass ich Büchern von Brian Greene, Alan Guth und Lawrence Krauss entnommen habe.

    Es könnte sein, dass die dunkle Energie auf einem ähnlichen Prozess wie die Inflation beruht, nur auf einem viel geringeren Niveau der Vakuumenergie.

  18. #18 Ferrer
    7. April 2014

    Wenn dunkle Materie nicht mit Licht wechselwirkt, frage ich mich, wie schnell würde sich Licht in einem Klumpen dunkler Materie bewegen würde? So schnell wie im Vakuum, oder würde das Licht abgebremst, wie etwa in Glas oder Wasser? Das setzt natürlich voraus, dass dunkle Mateire klumpen kann, was wiederum die Frage aufwerfen würde, WIE sie klumpen kann. Gibt es eine Chemie der dunklen Materie, oder hielte nur die Gravitation diese Klumpen zusammen?

  19. #19 Florian Freistetter
    7. April 2014

    Hier geht es nicht um den Weltuntergang und die Säurewolke, die nicht existiert sondern nur eine Scherznachricht war. Ich habe echt keine Lust, dass in jedem meiner Artikel über diese unsinnige Säurewolke diskutiert wird. Macht das bitte hier: https://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2013/11/11/der-angriff-der-saurewolke-aus-dem-weltraum/

  20. #20 Florian Freistetter
    7. April 2014

    @Ferrer: “Gibt es eine Chemie der dunklen Materie, oder hielte nur die Gravitation diese Klumpen zusammen?”

    Tja, das werden wir erfahren, wenn wir genau wissen, was das für Zeug ist. Aber wenn wir die Neutrinos, die ja dunkle Materie SIND, als Maßstab nehmen, dann wird da chemisch gesehen nicht viel passieren.

  21. #21 Alderamin
    7. April 2014

    @Ferrer

    Wenn dunkle Materie nicht mit Licht wechselwirkt, frage ich mich, wie schnell würde sich Licht in einem Klumpen dunkler Materie bewegen würde? So schnell wie im Vakuum, oder würde das Licht abgebremst, wie etwa in Glas oder Wasser?

    Licht wird in Medien deswegen abgebremst, weil Photonen (elektromagnetische Strahlung) mit den Elektronen interagieren und absorbiert und re-emmittiert werden. Neutrinos und die vermuteten DM-Teilchen tun dies gerade nicht. Bei dem Versuch, die Neutrinogeschwindigkeit zwischen dem CERN und Gran Sasso in Zentralitalien zu messen, wurden die Neutrinos durch die Erdkruste hindurch geschickt, und waren nicht langsamer unterwegs als im Vakuum (zunächst hieß es gar, schneller als das Licht, bis ein defektes Kabel im Messaufbau gefunden wurde).

  22. #22 Captain E.
    7. April 2014

    Ist es nicht so, dass chemische Reaktionen auf der Grundkraft des Elektromagnetismus beruhen? Neutrinos und wahrscheinlich auch die dunkle Materie scheinen nicht elektromagnetisch wechselzuwirken, also ist eine “Chemie der dunklen Materie” nicht zu erwarten. Auch Himmelskörper aus dunkler Materie, abgesehen von riesigen, aber dünnen Wolken, wird es nicht geben, da sie auch untereinander keine elektromagnetische Wechselwirkung ausüben.

  23. #23 stone1
    7. April 2014

    @Captain E.:
    Himmelskörper aus dunkler Materie
    Wäre auch recht gefährlich, so ein transparenter Planet.
    Berühmte letzte Worte: “Keine Hindernisse auf unserer Flugbahn, Captain.”
    “Volle Kraft voraus!” 😉

  24. #24 Bullet
    7. April 2014

    Ist es nicht so, dass chemische Reaktionen auf der Grundkraft des Elektromagnetismus beruhen?

    Jepp.

  25. #25 Bullet
    7. April 2014

    Auch Himmelskörper aus dunkler Materie, abgesehen von riesigen, aber dünnen Wolken, wird es nicht geben, da sie auch untereinander keine elektromagnetische Wechselwirkung ausüben.

    Na ja … “feste” Materie nicht. Aber es wäre denkbar, daß Teilchen aus solcher Materie dereinst mal verklumpen, weil sie sich sozusagen “totgelaufen” haben. Gravitation ist eben um den Faktor 10^42 schwächer und hat daher eine wesentlich geringere Fähigkeit zur Agglomeration als Elektromagnetismus.

  26. #26 Findelkind
    7. April 2014

    @Alderamin

    Danke für die Antwort. Leider kann ich erst morgen darauf eingehen.

  27. #27 Pilot Pirx
    7. April 2014

    Wenn dunkle Materie der Gravitation unterliegt, müsste es dann nicht auch massive Körper daraus geben?Und müsse sie ich dann nicht auch in Körpern aus normaler Materie finden?

  28. #28 Florian Freistetter
    7. April 2014

    @Pilot Pirx: Die Frage wurde weiter oben schon beantwortet. Dunkle Materie kann nicht über elektromagnetische Strahlung Energie verlieren und langsam genug werden, um zusammenzuklumpen.

  29. #29 Captain E.
    8. April 2014

    @Bullet:

    Na ja … “feste” Materie nicht. Aber es wäre denkbar, daß Teilchen aus solcher Materie dereinst mal verklumpen, weil sie sich sozusagen “totgelaufen” haben. Gravitation ist eben um den Faktor 10^42 schwächer und hat daher eine wesentlich geringere Fähigkeit zur Agglomeration als Elektromagnetismus.

    Schon wahr, aber selbst dann könnten die Teilchen der dunklen Materie nicht aneinander haften. Reibung ist Elektromagnetismus. Was herauskäme, wäre vermutlich noch nicht einmal eine Flüssigkeit, sondern so eine Art Gas. Oder sieht das jemand anders?

    Und dann stellt sich sich noch die Frage, wie lange es dauert, bis sich dunkle Materie mittels Gravitation zu nennenswerten Ansammlungen zusammen klumpen kann. Reicht das bisherige Alter des Universums dazu aus?

  30. #30 harastos
    8. April 2014

    Zur DM hätte ich mal eine Frage: Was ist eigentlich aus der Arbeit von F. Cooperstock + S. Tieu geworden? Die haben 2005 in einem Paper nachgewiesen, dass das beste Indiz auf die DM (das mit der Rotation von Galaxien) auf falschen Berechnungen beruht. Neueres dazu konnte ich aber nirgends finden. Hat sich das erledigt? Ist man noch dran? Wäre schön, wenn das jemand hier wüsste.

  31. #31 Franz
    8. April 2014

    Scheinbar ging meine Frage unter (oder war zu doof ?)
    Ich probiers nochmal.

    Zitat FF:
    dann sollten dort immer wieder mal ein paar dieser WIMPs kollidieren und sich dabei selbst auslöschen

    Worauf beruht diese Annahme ? Selbst in der normalen Materie ist dies nur für Materie – Antimaterie Reaktionen der Fall und hat scheinbar alle Antimaterie verschwinden lassen. Geht man davon aus, dass die WIMPs ähnlich gebaut sind und auf Grund der niedrigen Interaktionsrate noch genug Anti-WIMPs zur Verfügung stehen ?

  32. #32 Captain E.
    8. April 2014

    Nein, man vermutet, dass diese WIMPs ihre eigenen Antiteilchen sind. Falls dem tatsächlich so ist, wäre das logischerweise eine weitere Schwierigkeit beim Zusammenballen. Wissen tut man es allerdings noch nicht.

  33. #33 ElSaxo
    8. April 2014

    Was mir Kopfzerbrechen bereitet: wie sich die Dunkle Materie in der Umgebung eines Schwarzen Lochs verhält. Gewöhnliche Materie behindert sich ja selbst beim Hineinstürzen, erhitzt sich stark und ein grosser Teil fliegt wieder weg. Die Dunkle Materie sollte aber einfach so widerstandslos hineinflutschen. Dann sollte doch so ein Schwarzes Loch, gerade im Zentrum einer Galaxie viel schneller wachsen und schwerer sein als nach herkömmlichen Modellen, wonach es nur aus gewöhnlicher Materie entstanden ist.

  34. #34 Florian Freistetter
    8. April 2014

    @ElSaxo: Naja, man weiß ja auch noch nicht so wahnsinnig viel über die supermassereichen schwarzen Löcher. Man weiß zum Beispiel nicht, wie sie entstanden sind und wie es dazu gekommen ist, dass sie so groß geworden sind. Kann gut sein, dass da auch die dunkle Materie mit spielt.

  35. #35 Alderamin
    8. April 2014

    @El Saxo

    Das Sonnensystem bis zum Neptun enthält nur ungefähr die Masse eines mittelkleinen Asteroiden (ca. 50 km Durchmesser, wenn ich mich recht entsinne) an Dunkler Materie.

    Nun ist es nicht ganz leicht, in ein Schwarzes Loch zu fallen, man muss ihm dafür sehr nahe kommen. Als normale Materie muss man die Akkretionsscheibe treffen, dann bremst einen die Materie dort durch Reibung. Als DM-Teilchen muss man jedoch den Ereignishorizont treffen, und der wäre bei einem Schwarzen Loch von stellarer Masse nur rund 10 Kilometer groß, bei Supermassiven Schwarzen Löchern ein paar 10 bis 100 Millionen km.

    Das Schwarze Loch zieht Materie zwar an, aber wegen Energie- und Drehimpulserhaltung bekommt diese Schwung und wird von Fliehkräften nach außen gedrückt, so entstehen Kepler-Ellipsen/Parabeln/Hyperbeln, die nur dann im Schwarzen Loch enden, wenn sie den Ereignishorizont tangieren oder schneiden (für normale Materie reicht, wie gesagt, das Schneiden der Akkretionsscheibe, bzw. werden ausgedehnte Objekte zerrissen und bilden selbst nach ein paar Umläufen eine solche Scheibe). Ein Schwarzes Loch zu treffen erfordert daher dass man frontal darauf zu fliegt. Es wäre viel leichter, in die Sonne zu stürzen, als in ein dem Querschnitt nach 50 Milliarden mal kleineres Schwarzes Loch von einer Sonnenmasse.

    Mit dieser Einschränkung und der geringen Dichte der DM ist klar, dass nicht allzu viel davon in ein Schwarzes Loch hineinfallen kann.

  36. #36 Alderamin
    8. April 2014

    @harastos

    Kannst ja mal googeln. Siehe z.B.
    https://www.haverford.edu/physics-astro/dcross/academics/papers/cooperstock_review.pdf

    Neben den Rotationskurven gibt es aber noch viele andere, davon unabhängige Hinweise auf Dunkle Materie:
    – Die Bewegung der Galaxien in Galaxienhaufen wäre ohne DM zu schnell, um diese zusammen zu halten,
    – Die Verteilung der DM lässt sich anhand von Gravitationslinseneffekten kartieren und ist nicht immer identisch verteilt, wie die sichtbare Materie.
    – In Simulationen kommt nur dann eine Verteilung der Galaxien heraus, die der Beobachtung entspricht, wenn man das fünffache an beobachteter leuchtender Materiedichte verwendet.
    – Das gleiche gilt für die Häufigkeit der Elemente, die während des Urknalls entstanden sind, und die eine bestimmte Dichte über eine bestimmte Zeit halten mussten, um die heute beobachteten Mengenverhältnisse zu bilden.
    – Schließlich kann man am Multipol-Spektrum der kosmischen Hintergrundstrahlung ablesen, wieviel Dunkle Materie, Dunkle Energie und leuchtende Materie vorhanden sein muss, um die beobachtete Abhängigkeit zu ergeben.

    Die auf so viele Weisen unabhängig voneinander ermittelten Ergebnisse deuten alle auf die gleiche Dichte der DM von ca. 22-25% der kritischen Dichte hin. Ein alternatives Modell, das dies alles erklärt, kennt niemand. Deswegen bricht auch nicht wegen eines Papers das DM-Modell gleich zusammen, da müssten schon sehr außergewöhnliche Ergebnisse präsentiert und unabhängig bestätigt werden.

  37. #37 Swage
    8. April 2014

    Nunja… mit zweidimensionalen Darstellungen des Raum-Zeit-Kontinuums ist das so eine Sache. Ich finde es einfacher es sich als eine Flüssigkeit vorzustellen.

    So verdichtet sich das Raum-Zeit-Kontinuum wie auch der Druck in den Ozeanen mit steigender Tiefe zunimmt – wir sprechen von gekrümmtem Raum, aber das trifft es im 4-Dimensionalen Universum eigentlich nicht, das verwendete Modell ist einfach 2 (3) dimensional und so einfach unzureichend).

    Zu beachten hierbei ist das wir bei “druck”, bzw. einer Verdichtung des Raum-Zeit-Kontinuums nicht von “Zeitkompression” im herkömmlichen Sinn sprechen. Im Prinzip wird die Zeit zäher – d.h. vergeht langsamer in der nähe großer Massen, wobei der Begriff “Zeitkompression” herkömmlich als Zeitraffer begriffen wird – das Gegenteil ist der Fall.

    In letzter Zeit hört man eine Menge darüber das sich die selben Ergebnisse durch relativistische Thermodynamik ableiten lassen die man herkömmlicher Weise über die Gravitationsfeldgleichungen abgeleitet hat. Sie sind mathematisch gesehen identisch.