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Astronomie in 365 Tagen: Tag 254 (Dunkle Materie)

Von / 11. September 2019 / 20 Kommentare
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Dunkle Materie verbindet sich nicht mit normaler Materie und scheint sich auch nicht mit sich selbst zu komplexeren Objekten zu verbinden. Sie scheint gigantische Wolke zu bilden, in deren Zentren sich Galaxien aus normaler Materie befinden.
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Das hier ist die Blog-Seite zur Einführung in die Astronomie “Astronomie in 365 Tagen” bei Instagram. An jedem Tag des Jahres gibt es eine neue Lektion; Details zum Projekt gibt es hier. Wer möchte, kann über meinen Instagram-Account bzw #astronomie365 mit dabei sein.

Ich hab die Domain astronomie365.de eingerichtet unter der die gesammelten Blogartikel erreichbar und leichter verlinkbar sind.

Falls jemand Lust hast, sich grafisch besser auszutoben als ich und die Bilder für andere Zwecke anders formatieren will findet man die Rohdaten der Bilder hier bei Google Drive. Meine Texte dazu stehen oben – kann man aber natürlich auch verändern.

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Kommentare (20)

  1. #1 noch'n Flo
    Schoggiland
    12. September 2019

    Aber heisst das nun, dass wir hier auf der Erde bzw. im Sonnensystem auch von dunkler Materie durchdrungen sind, oder bildet die Milchstrasse eine Art Blase der normalen Materie innerhalb der Wolke aus dunkler Materie?

  2. #2 Florian Freistetter
    12. September 2019

    Nein, die dunkle Materie ist auch hier; die ist überall. Halt nur ne vergleichsweise geringe Menge, weil diese Wolken extrem wenig dicht sind. Aber sie ist überall.

  3. #3 Karl-Heinz
    12. September 2019

    @noch’n Flo

    Natürlich und da die Teilchen der DM mit nichts interagieren außer mit der Gravitation, befinden sie sich im freien Fall. Dadurch haben die DM-Teilchen einen entsprechenden Zotten ([ Zottn ], hohe Geschwindigkeit,) drauf. 😉

  4. #4 Karl-Heinz
    12. September 2019

    upss …
    Ich meinte, wir werden von Teilchen DM mit entsprechenden Zotten durchdrungen.

  5. #5 RainerO
    12. September 2019

    @ Karl-Heinz

    Zotten ([ Zottn ], hohe Geschwindigkeit,)

    Ah, ein Kärntner(?)

  6. #6 Karl-Heinz
    12. September 2019

    @RainerO

    Nö, Steirer 😉

  7. #7 Captain E.
    12. September 2019

    @Karl-Heinz:

    Natürlich und da die Teilchen der DM mit nichts interagieren außer mit der Gravitation, befinden sie sich im freien Fall. Dadurch haben die DM-Teilchen einen entsprechenden Zotten ([ Zottn ], hohe Geschwindigkeit,) drauf.

    Moment mal! Die Physik geht davon aus, dass die Schwache Kernkraft auch mit an Bord ist – das sei nur mal der Vollständigkeit halber erwähnt.

    Tja, da hole ich doch glatt einmal die Idee vom radioaktiven Zerfall heraus. Kernreaktionen ähneln sich in ihrem Verhalten den chemischen Reaktionen. Man hat am Anfang irgendetwas, dann passiert etwas und am Ende hat man etwas anderes. Dabei wird entweder Energie aufgenommen oder abgegeben. Zu Beginn muss aber erst einmal eine gewisse Aktivierungsenergie aufgebracht werden.

    Instabile Isotope zerfallen nun irgendwie einfach “von selbst”. Diesen Zerfall kann man messen und dann angeben, nach welcher Zeit die Hälfte der ursprünglichen Atome so zerfallen sind. Beschießt man allerdings Atomkerne wie U-235 oder Pu-239 mit Neutronen, passiert etwas anderes. Man erklärt sich da so, dass die Atomkerne ins Schwingen geraten (und durch Anlagerung von Neutronen entstehen überdies andere Isotope mit anderen Halbwertszeiten). Dabei spricht man auch vom Wirkungsquerschnitt. Wie wahrscheinlich ist es also, dass die Kerne eines bestimmten Isotops tatsächlich auf die richtige Weise von einem Neutron getroffen werden?

    Spekulieren wir doch einmal darüber, wie dieser Wirkungsquerschnitt in Hinsicht auf die Dunkle Materie aussehen könnte. Eine Annahme ist es, dass die Teilchen der Dunklen Materie uns als homogene Wolke umgeben. Es wäre jetzt meines Erachtens denkbar, dass es eine gewisse Wahrscheinlichkeit dafür gibt, dass ein (instabiler) Atomkern mit einem Teilchen der Dunklen Materie reagiert, und zwar für jedes Isotop ganz spezifisch. Diese Wechselwirkung wäre unter Garantie die Schwache Kernkraft. Die Atomkerne, deren Nukleonen oder (Stichwort: Betazerfall!) sogar deren Quarks bekämen somit den kleinen Stups, den sie brauchen, um einen Zerfall zu initiieren.

    Die von mir gerne als Vergleich herangezogenen Neutrinos, die ja in mancher (aber nicht jeder!) Hinsicht gute Kandidaten wären, müssten dabei allerdings wegfallen. Andernfalls hätten die Physiker bereits ein verändertes Verhalten von instabilen Isotopen aufgrund des Einflusses der solaren Neutrinos feststellen müssen – vielleicht sind sie einfach zu schnell/heiß. Aber wie gesagt: Die eigentliche Dunkle Materie soll ziemlich homogen verteilt sein.

  8. #8 Karl-Heinz
    12. September 2019

    @Captain E.

    Ja klar, näherungsweise homogen. Ich wollte nur den Unterschied zwischen normalem homogenen Gas und homogen verteilte Dunkle Materie hervorheben.
    Wenn man die Flugbahn eines Gasteilchen mit einem Teilchen der DM vergleicht ist der Unterschied gravierend.

  9. #9 Karl-Heinz
    12. September 2019

    @Captain E.

    Normale und dunkle Materie bilden so was wie ein Gravitationspotential. Teilchen der dunkle Materie tauschen mit diesem Gravitationspotential Impuls und Energie aus und beeinflussen damit auch das Gravitationspotential. Im Gleichgewichtszustand bekommt man dann ein schönes Dunkle-Materie-Halo, welche die Galaxie einhüllt. 😉

  10. #10 Karl-Heinz
    12. September 2019

    @Captain E.

    Die Neutrinos sind einfach zu schnell. Ich kann mir nicht vorstellen, dass die Neutrinos im Dunkle-Materie-Halo bleiben würden. Ist nur so ein Gedanke. 😉

  11. #11 Captain E.
    12. September 2019

    @Karl-Heinz:

    Die Neutrinos sind einfach zu schnell. Ich kann mir nicht vorstellen, dass die Neutrinos im Dunkle-Materie-Halo bleiben würden. Ist nur so ein Gedanke.

    Sicher. Ich hatte ja auch nichts in der Hinsicht behauptet. Die Neutrinos erfüllen aber eben einige der von manchen als “unmöglich” angesehenen Eigenschaften. Sie wechselwirken weder elektromagnetisch noch per starker Kernkraft. Ihre ungeheuren Energien und die von der Lichtgeschwindigkeit bislang nicht zu unterscheidende Geschwindigkeit sagen uns aber, dass sie nicht die gesuchten Teilchen sein können – zumindest nicht, solange es kein Prozess gefunden wird, der Neutrinos die Energie entziehen/abkühlen/abbremsen kann.

  12. #12 Karl-Heinz
    12. September 2019

    @Captain E.

    Ja stimmt. Ich würde die Neutrinos zu der heißen Dunklen Materie zählen. Ob die Neutrinos im gesamten Universum gleichmäßig vertreten sind? Keine Ahnung. 😉

  13. #13 Captain E.
    12. September 2019

    @Karl-Heinz:

    Ja stimmt. Ich würde die Neutrinos zu der heißen Dunklen Materie zählen. Ob die Neutrinos im gesamten Universum gleichmäßig vertreten sind? Keine Ahnung.

    “Bitte spezifizieren Sie ‘gleichmäßig vertreten’!” 🙂

    Alderamin hat mir mal verklickert, dass man Neutrinos solaren Ursprungs von anderen unterscheiden kann. Das scheint mir nicht so ganz homogen zu sein.

  14. #14 Karl-Heinz
    12. September 2019

    @Captain E.

    Ich dachte da an den kosmischen Neutrinohintergrund. 😉

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

  15. #15 Wolfhard
    12. September 2019

    Hallo ich meine mal gehört zu haben das die DM vor der baryonischen materie vorhandengewesen sein muss damit sich die Wasserstoffwolken in den schwerkrafttöpfen die die DM vorbereitet hat festsetzen konnte.Müsste die DM nicht also auch da sein wo die grössten Materieanhäeufungen aufgrund der höeren gravitation vorhanden ist?
    Also das ich kontinuierlich von abermilliarden Neutrinos
    durchlöchert werde ist ja schon übel ,aber Lt. Karl-Heinz jetzt auch noch von DM ,kein wunder das ich so aussehe wie ich aussehe.

  16. #16 Karl-Heinz
    13. September 2019

    @Wolfhard

    Es sieht durch die vielen Besuche so aus, als seist du heiß begehrt. 😉

  17. #17 Captain E.
    13. September 2019

    @Wolfhard:

    Wenn du die Neutrinos fragen könntest, würden die dich als extrem löchrig beschreiben. Du bestimmt praktisch nur aus Löchern und Nichts.

  18. #18 wolfhard
    14. September 2019

    Es ist für mich schon beängstigend zu wissen das ich zum überwiegenden Teil aus Nichts bestehe,ich frag mich nur wo dann meine 70 Kg herkommen.Es ist ja schon ein problem das Nichts in einem Atomkern zu beschreiben,zumal es ja auch kein Nichts gibt, es tauchen da wohl ab und an fluktuationen auf (von denen ich auch des öffteren heimgesucht werde).Ist wohl eher ein philosophisches problem ähnlich wie die Erkärungsversuche der zeit obwohl das FF für mich zumindest mal sehr gut erklärt hat.Die 5 prozent der sichtbaren Materie bestehen zum überwiegenden teil aus Nichts ,da bleibt dann wirklich nicht mehr viel übrig.Meiner ansicht befindet sich eine massive annhaeufung dunkler Materie ,Energie in den Köpfen führender Politiker ,nicht nur amerikanischer oder englischer ,auch deutscher ,obwohl man da wohl eher auch von Fluktuationen sprechen kann.

  19. #19 Alderamin
    14. September 2019

    @Wolfhard

    Es ist für mich schon beängstigend zu wissen das ich zum überwiegenden Teil aus Nichts bestehe,ich frag mich nur wo dann meine 70 Kg herkommen.

    Die Masse steckt in den Kernen, die sind rund 4000 mal schwerer als die Elektronen und haben die Dichte von Neutronensternen. 95% ihrer Masse ist allerdings das Masseäquivalent der Bindungsenergie der Quarks in den Protonen und Neutronen.

  20. #20 wolfhard
    15. September 2019

    @Alderamin
    Vielen dank für die Info.
    Allerdings ändert das nichts an dem Leerraum innerhalb des Atomes aus dem ich zum überwiegenden Teil bestehe plus 66,5kg Bindungsenergie der Quarks des Atomkerns.Ist schon etwas deprimierend zu wissen aus Was man eingentlich besteht.