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Dunkle Materie einsparbar?
 
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biokom
Gast





Beitrag biokom Verfasst am: 02. Apr 2006 20:43    Titel: Dunkle Materie einsparbar? Antworten mit Zitat

Soweit ich weiß wird der hohe Anteil dunkle Materie und Energie hauptsächlich dazu benötigt um Galaxien zusammenzuhalten. Das Problem bei Galaxien ist wohl, dass sie zu schnell rotieren, um mit der sichtbare Materie noch erklären zu können, dass sie zusammenhalten.

Das die Galaxien trotz ihrer geringen sichtbaren Masse noch zusammenhalten, kann (zum Teil) auch anders erklärt werden:
Laut Einstein hat Materie einen Einfluss auf den Raum: der Raum in der Nähe von Materie wird verzehrt.
Vielleicht verzehrt Materie nicht nur den Raum, sondern kann ihn auch mit sich ziehen. Dass heißt, wenn ein Materieklumpen sich durch den Raum (z.B. in einer Kammer) bewegt, bewegt sich der Raum in seiner Umgebung etwas mit ihm. Um und in rotierende Körper würde dadurch der Raum etwas mit dem Körper rotieren. Ein Objekt in einer stabilen Umlaufbahn des rotierende Körpers, würde, für einen außenstehenden Beobachter, wenn es sich in Rotationsrichtung um den Körper bewegt, sich etwas schneller bewegen müssen, als wenn es sich gegen die Rotationsrichtung bewegt.

Galaxien sind riesige rotierende Objekte. Wenn die Sterne einer Galaxie den Raum mit sich ziehen, könnten sie sich in Rotationsrichtung schneller bewegen, als gegen die Rotationsrichtung, ohne aus der Galaxie geschleudert zu werden. Daher müsste dieser Effekt, durch Objekte (Sterne) die sich gegen (oder nicht in) die Rotationsrichtung (der Galaxie) bewegen, nachweisbar sein.

Ich glaube durchaus, dass es dunkle Materie und Energie gibt, aber ihr Anteil an der Materie und Energie ist vielleicht geringer als üblicherweise heutzutage angenommen.

Meine Fragen dazu:
Wurden schon einmal Modelle untersucht die solche Effekte berücksichtigen?
Gibt es Argumente gegen solche Effekt?
dachdecker2
Administrator


Anmeldungsdatum: 15.06.2004
Beiträge: 1174
Wohnort: Zeppelinheim / Hessen

Beitrag dachdecker2 Verfasst am: 02. Apr 2006 22:57    Titel: Antworten mit Zitat

In seiner Allgemeinen Relativitätstheorie führt Einstein die Gravitation auf die gekrümmte Raumzeit zurück.

Wenn du jetzt zur Wirkung der Gravitation die Wirkung der gekrümmten Raumzeit (die bei Einsten die Erklärung für die Gravitation Darstellt, aslo effektiv das Gleiche ist) hinzuzählst, machst dun einen Fehler. Bei dir wirken Massen dann doppelt so anziehend wie in unserem Universum.

_________________
Gruß, dachdecker2

http://rettedeinefreiheit.de
schnudl
Moderator


Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6314
Wohnort: Wien

Beitrag schnudl Verfasst am: 03. Apr 2006 14:35    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
der Raum in der Nähe von Materie wird verzehrt.

das stell ich mir bildhaft sehr unterhaltsam vor...
Augenzwinkern
Im übrigen schliesse ich mich Dachdecker an.

_________________
Wer von der Quantentheorie nicht schockiert ist, hat sie nicht verstanden.
Niels Bohr
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 03. Apr 2006 15:41    Titel: Antworten mit Zitat

Du hast recht, laut der allgemeinen Relativitätstheorie krümmt (verzerrt) Materie den Raum.

Und du hast auch recht, dass die allgemeine Relativitätstheorie vorhersagt, dass bewegte Materie die Raumzeit ein bisschen mit sich mitzieht.

Aber nur ein gaaanz ganz kleines bisschen.

Für rotierende Massen heißt dieser Effekt Lense-Thirring-Effekt.
(siehe z.B.: http://www.mpe.mpg.de/~amueller/lexdt_l.html)
Dieser Effekt ist so klein, dass er bisher noch nicht gemessen werden konnte. Ein aktuelles Satellitenexperiment (Gravity Probe B) versucht sich gerade daran.

Also ist der Lense-Thirring-Effekt viel zu klein, um eine alternative Erklärung anstelle der dunklen Materie bieten zu können, um Gravitationswirkungen erklären zu können, die man eventuell braucht, um Rotationsgeschwindigkeiten von Galaxien stimmig zu erklären.
Naemi
Moderator


Anmeldungsdatum: 01.06.2004
Beiträge: 497
Wohnort: Bonn

Beitrag Naemi Verfasst am: 03. Apr 2006 16:02    Titel: Antworten mit Zitat

Hinweise auf dunkler Materie gibt es nicht nur auf Galaxienskala: Natürlich verlaufen die Rotationskurven bei Spiralgalaxien nicht so wie man sie für die sichtbare Materie erwarten würde (die Geschwindigkeiten weit aussen sind viel zu hoch, was auf sehr viel mehr Masse hinweist).

Man hat auch elliptische Galaxien durchgemessen (ist sehr viel komplizierter), und auch dort hat man Probleme mit der Masse.

Ausserdem ist auf den Maßstäben von Gruppen und Haufen auch einiges an Dynamik anzutreffen, was sich nicht mit der beobachtbaren Materie deckt.

Auch bei Untersuchung des Expansion des Universums (z.B. Hintergrundvermessung mit WMAP) kommt es zu Masse-Problemen, sowie bei Modellen, die die Materieverteilung des Universums simulieren -- wenn man nicht dunkle Materie als Möglichkeit einplant. Dann lösen sich die meisten Probleme auch schön in Wohlwollen auf.

Es gab auch ein Experiment (MACHO), dass herausfinden wollte, ob die unsichtbare Materie in den äußeren Bereichen der Milchstrasse nicht auch durch braune Zwerge o.ä. erklärbar sei. Man betrachtete Micro-lensing-Ereignisse (also Gravitationslinsen-Ereignisse an Hintergrundsternen, die sich aber nicht als Einsteinringe oder so bemerkbar machten, sondern als Helligkeitsanstieg derselbigen -- daraus konnte man dann Masse und Häufigkeit dieser Haloobjekte zurückrechnen). Das Ergebnis war, dass nur etwa 20 % der Halomasse aus diesen kleinen Objekten bestehen kann.

Alles in allem ist das Problem der fehlenden Masse ein recht drängendes in der Physik, vor allem die Natur derselben hofft man bald zu entschlüsseln (ich sage: nur LHC am CERN).

Allerdings könnte eventuell auch ein modifiziertes Gravitationsgesetz Abhilfe schaffen -- obwohl darüber bei den Astroleuten keine Einigkeit herrscht... (Ein Prof hat uns mal nahegelegt, dass die meisten an eine neue Materieart glauben, man aber die andere Möglichkeit nicht aus dem Kopf verlieren sollte.)

_________________
Grüße Wink
Naëmi
biokom
Gast





Beitrag biokom Verfasst am: 03. Apr 2006 20:31    Titel: Antworten mit Zitat

Ja sorry: verzerrt, nicht verzehrt.

Ich wollte auch nicht alle dunkle Materie und Energie wegerklären, sondern nur einen Teil. Nach dem Motto: Man berücksichtigt vielleicht nicht genug Effekte.

@dermarkus: Danke so etwas meinte ich. Werde es mir jetzt mal anschauen.
Wurde dieser Effekt schon mal genauer untersucht? Manchmal addieren sich kleine Wert zu großen.
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 03. Apr 2006 21:15    Titel: Antworten mit Zitat

Was das experimentelle angeht, muss ich mich etwas korrigieren: Der Lense-Thirring-Effekt durch die Erdrotation wurde schon einmal in einer Erdumlaufbahn gemessen, siehe z.B.

http://www.csr.utexas.edu/grace/publications/press/04-10-22-rednova.pdf

und Gravity Probe B soll die Genauigkeit der Messung deutlich verbessern.

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Und was meine Einschätzung der theoretischen Lage angeht, wohl auch!

Ja, der Effekt wurde schon theoretisch untersucht. Und es gibt sogar theoretische Modelle, um diesen Effekt speziell für Galaxien zu berechnen. Siehe zum Beispiel das englischsprachige Paper als gezippte ps-Datei, das google dort:

http://www.google.de/search?hl=de&q=lense+thirring+galaxy&btnG=Google-Suche&meta=

als erstes Suchergebnis ausspuckt.

Was da steht, scheint dir recht zu geben; ich zitiere frei übersetzt aus der Zusammenfassung am Ende des Papers:

Der Lense-Thirring-Effekt ist zwar meist sehr klein, aber für sehr große Massen, die sehr langsam rotieren, könnte er tatsächlich so groß sein, dass sich damit Unterschiede in der Umlaufgeschwindigkeit von Sternen um eine rotierende Galaxie bemerkbar machen, was die Besonderheiten erklären könnte, die man in der galaktischen Astronomie misst.
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 04. Apr 2006 10:57    Titel: Antworten mit Zitat

Und kurz vor dieser Zusammenfassung am Ende des Papers schätzt der Autor die Größe des Effekts grob für eine typische rotierende Galaxie ab:

Die Rotationsgeschwindigkeit eines Sternes, der im Abstand von rund 1 Kiloparsec (das ist z.B. deutlich näher am Zentrum der Milchstraße als unser Sonnensystem) um das Zentrum einer Galaxie herumfliegt, erhöht sich nach seiner Abschätzung durch den Lense-Thirring-Effekt um etwa



Und er kommentiert, das das also in der Tat ein winziger Effekt ist, aber bei der Größe einer Galaxie möglicherweise beobachtbar sein könnte.

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Wenn ich lese, dass man z.B. in der Milchstraße große Teile (z.B. ca. 90%) der Rotationsgeschwindigkeit durch dunkle Materie zu erklären versucht, dann scheint mir dagegen der Lense-Thirring-Effekt nun wirklich vernachlässigbar klein.
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