Hilfe ich lebe auf Mount Stupid!

[Robert82]

Erstaunlicherweise erscheint mir das Bild dann schon fast wie der Äther... Nur halt in vielen Dingen doch wieder anders 😉

Würde in Summe auch Sinn ergeben, wenn ich mir die Verteilung und das Verhalten der Dunklen Materie so ansehe. Es wäre irgendwie so, wie Sand (Energie-/Masseanhäufungen wie Galaxien) im Wind (Dunkle Materie). Der Wind hat schon irgendwie Einfluss auf den Sand und andersherum, aber nur sehr indirekt (Gravitation und keine Kollision). Dadurch entstehen Turbulenzen wie in Gasen und lokale Anhäufungen von Luft (Dunkler Materie).


Wenn ich dann weiter denke:
Dann wäre die ungleichmäßige Verteilung von Dunkler Materie zwischen den Galaxien durch Turbulenzen zu erklären.

Der Zustand, dass nur wenig Dunkle Materie in den Galaxien gefangen wird durch die verhältnismäßig geringe Interaktion zwischen den beiden Massearten erklärt. Dazu kommt die fehlende Dämpfung (im mechanischen Sinne) innerhalb des Dunkle Materie Stroms.

Der Grund dafür, dass sich die Dunkle Materie weit außen in den Galaxien befindet wäre damit auch erklärbar. (Hohe Relativgeschwindigkeit zum Zentrum der Galaxie-> großer Radius) und natürlich können sich auch da Wolken usw. bilden...

Bitte seid so nett und sagt mir, wo da die unzulässigen Vereinfachungen sind!

[Timm]

Zitat von Robert82

Wenn ich dann weiter denke:
Dann wäre die ungleichmäßige Verteilung von Dunkler Materie zwischen den Galaxien durch Turbulenzen zu erklären.

Der Zustand, dass nur wenig Dunkle Materie in den Galaxien gefangen wird durch die verhältnismäßig geringe Interaktion zwischen den beiden Massearten erklärt. Dazu kommt die fehlende Dämpfung (im mechanischen Sinne) innerhalb des Dunkle Materie Stroms.

Der Grund dafür, dass sich die Dunkle Materie weit außen in den Galaxien befindet wäre damit auch erklärbar. (Hohe Relativgeschwindigkeit zum Zentrum der Galaxie-> großer Radius) und natürlich können sich auch da Wolken usw. bilden...

Falls Dunkle Materie aus Teilchen besteht, kann man sie sich als riesige Wolken vorstellen, die Galaxien umhüllen und durchdringen. Die Teilchen bewegen sich ungehindert, da sie nur die Gravitation "spüren". Eine der Anforderungen ist, dass sich diese Teilchen nicht zu schnell bewegen, da sie ansonsten Fluchtgeschwindigkeit hätten und damit die gravitative Bindung zur Galaxie verloren ginge. Schnelle Neutrinos scheiden aus diesem Grund aus.

Trotz intensiver Suche findet man bis dato keine Teichen, die infrage kämen. Theoretiker denken deshalb über eine Modifizierung der Gravitationstheorie nach, also über eine Lösung des Problems ohne Teilchen.

[Robert82]

Erstmal danke für die konstruktive Unterhaltung.
Ich weiß ich habe wahrscheinlich einige schmerzhaft naive Aussagen gemacht. Gleichzeitig seid ihr respektvoll. Das ist nicht selbstverständlich. Danke!

Weiter zu den Gedankenmodellen ��

Ein weiterer Fehler in meinen Annahmen ist mir aber aufgefallen:
Die Sache mit den Umlaufbahnen... Zwar wäre die Dunkle Materie weiter außen dann langsamer, aber im Volumen weniger dicht.

Dann müsste die Anhäufung in den äußeren Bereichen der Galaxien anders zustande kommen.
Dafür müssten die Teilchen/Energien eine "vernünftige" also ähnliche Geschwindigkeiten, wie die beobachtbare Masse haben. Dann könnte die Dunklen Materie dadurch eingefangen werden, dass sich das Gravitationsfeld verstärkt während sich die Dunkle Materie in seinem Einfluss befindet. Das würde die Dunkle Materie dann natürlich einem Orbit mit entsprechend großer Apogee (Apogäum?) einfangen (also gerade eben so).



Und noch eine dumme Frage zu dem Thema Materie besteht nicht aus Dunkler Materie Anhäufungen. Was verbietet das Konzept der "Elementar elektromagnetischen Welle"? Also ähnlich wie beim Elementarmagneten. Ist der Magnet zu klein, dann bilden sich keine Pole aus. Ist der Energiebatzen zu klein, dann ist er noch nicht elektromagnetisch beeinflussbar. Ich Frage, weil ich es nicht besser weiß (das Konzept des Elementarmagneten kann ich mir ja auch nicht erklären sondern nur brav auswendig lernen)

[Timm]

Zitat von Robert82

Erstmal danke für die konstruktive Unterhaltung.
Ich weiß ich habe wahrscheinlich einige schmerzhaft naive Aussagen gemacht. Gleichzeitig seid ihr respektvoll. Das ist nicht selbstverständlich. Danke!

Du bist hier willkommen. Andere hier beharren auf kruden Hirngespinsten ohne sich dafür zu interessieren, weshalb sie falsch sein könnten.

Zu deinen Fragen später.

[Timm]

Zitat von Robert82

Ein weiterer Fehler in meinen Annahmen ist mir aber aufgefallen:
Die Sache mit den Umlaufbahnen... Zwar wäre die Dunkle Materie weiter außen dann langsamer, aber im Volumen weniger dicht.

Dann müsste die Anhäufung in den äußeren Bereichen der Galaxien anders zustande kommen.
Dafür müssten die Teilchen/Energien eine "vernünftige" also ähnliche Geschwindigkeiten, wie die beobachtbare Masse haben. Dann könnte die Dunklen Materie dadurch eingefangen werden, dass sich das Gravitationsfeld verstärkt während sich die Dunkle Materie in seinem Einfluss befindet. Das würde die Dunkle Materie dann natürlich einem Orbit mit entsprechend großer Apogee (Apogäum?) einfangen (also gerade eben so).

Es ist viel einfacher. "Normale" und die Dunkle Materie waren schon beim Urknall gravitativ gebunden, d.h. jede Verdichtung bestand schon damals aus beiden "Sorten" Materie. Eine Bestätigung dafür brachte die Analyse des Mikrowellenhintergrunds. Später wurden aus diesen Verdichtungen Galaxien und Galaxienhaufen.
Der wesentliche Unterschied zur normalen Materie ist der, dass Dunkle Materie wegen der fehlenden elektromagnetischen Wechselwirkung nicht zu Himmelskörpern kollabieren kann. Einspiralen zu kleineren Orbits unter Abstrahlung von Energie geht nicht. Daher die stabile "Wolke" aus DM um jede Galaxie.

Zitat von Robert82

Was verbietet das Konzept der "Elementar elektromagnetischen Welle"?

Alles was mit Elektromagnetismus zu tun hat scheidet aus, s. oben.

[Robert82]

Zitat von Timm

Alles was mit Elektromagnetismus zu tun hat scheidet aus, s. oben.

Ich glaube Dir. Leider verstehe ich das auf keinem Auge. DM ist halt ein nerviges Zeug. Und wahrscheinlich würden Galaxien in sich zusammenbrechen, falls DM elektromagnetische Wechselwirkungen hätte. Und Gleichzeitig wurden wahrscheinlich 10^5 IQ-Jahre in das Thema gesteckt.
Und trotzdem sitzt der Schelm im Nacken und sagt: "und wenn vielleicht doch...."

Gibt es dafür eine "einfache" Erklärung, dass DM keine EM Wechselwirkung hat, oder ist das halt einfach so?

[Timm]

Zitat von Robert82

Gibt es dafür eine "einfache" Erklärung, dass DM keine EM Wechselwirkung hat, oder ist das halt einfach so?

Wenn sie die EM Wechselwirkung hätte, würde sie EM Strahlung absorbieren, reflektieren und emittieren. Mit anderen Worten, man hätte sie längst entdeckt.

Die DM entzieht sich wie die Neutrinos (die es in riesiger Zahl gibt und die ebenfalls nicht elektromagnetisch wechselwirken) der direkten Beobachtung.

[TomS]

Zitat von Robert82

DM ist halt ein nerviges Zeug.

DM ist zunächst mal eine Hypothese, um Beobachtungsdaten mit etablierten Theorien in Übereinstimmung zu bringen.

Bei den etablierten Theorien bzw. Modellen handelt es sich im wesentlichen um ...
1) das Standardmodell der Elementarteilchen, dem zufolge wir die existierenden Teilchen, ihre Massen und weitere Eigenschaften sowie ihre Wechselwirkungen sehr präzise verstehen; dieses Standardmodell wurde bisher bin allen Experimenten bestätigt, Hinweise auf Abweichungen sind nicht signifikant
2) die Allgemeine Relativitätstheorie, die wir zur Beschreibung der Gravitation auf allen relevanten Längenskalen vom Sonnensystem bis hin zum gesamten Kosmos verwenden; sie ist in fast allen direkt zugänglichen Regimen gilt bestätigt, inzwischen sogar für extreme Regime wie Neutronensterne, die Umgebung des Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße, kollidierende Schwarze Löcher sowie daraus resultierende Gravitationswellen
3) Modelle zur Zusammensetzung der sichtbaren und der unsichtbaren Materie im Universum, inkl. interstellarer, Brauner Zwerge usw.

Nun liegen jedoch Beobachtungsdaten vor, die sich mittels der etablierten Modelle nicht vollständig erklären lassen, insbs. die Rotationskurven der Sterne in Galaxien, die Dynamik von Galaxienhaufen, Gravitationslinsen sowie einige Eigenschaften der kosmischen Hintergrundstrahlung.

D.h. an mindestens einem der Punkte (1 - 3) kann etwas nicht stimmen. Bei (2) handelt es sich im eigentlichen Sinne nicht um Materie.

Möglichen Erklärungen sind
1) wir kennen doch nicht sämtliche Bausteine der Materie, d.h. es gibt möglicherweise weitere, schwach wechselwirkende und damit in normalen Experimenten unsichtbare Elementarteilchen, die zur Gravitation in Galaxien etc. beitragen; Kandidaten sind u.a. schwere Neutrinos, Axionen, supersymmetrische Partnerteilchen; dies alles kann heute nicht ausgeschlossen werden, allerdings sind praktisch alle naheliegenden Erweiterungen des Standardmodells durch Experimente widerlegt; einfach ist es also nicht
2) Die Allgemeine Relativitätstheorie zur Beschreibung der Gravitation ist nicht vollständig und muss erweitert werden; dazu gibt es durchaus Kandidaten, allerdings ist noch keine Theorie bekannt, die sämtliche Beobachtungen wirklich unter einen Hut bekommt; eine besondere Herausforderung ist dabei die Erklärung des Bullet Clusters, in dem zwei räumlich getrennte Gravitationszentren zu existieren scheinen; die Verschiebung von sichtbarer ggü. dunkler Materie sollte durch eine Kollision entstanden sein; Erweiterungen zur Allgemeinen Relativitätstheorie können dies nicht vernünftig erklären, Erklärungen auf Basis (1) oder (3) dagegen recht einfach
3) Die konventionellste Erklärung wäre, dass wir gewöhnliche Materie “übersehen”, z.B. deutlich mehr Braune Zwerge und primordiale Schwarze Löcher; um diese These erhärten, müsste es jedoch möglich sein, diese bisher übersehene Materie doch aufzuspüren, z.B. anhand des Microlensings an kleinen Schwarzen Löchern

Soviel mal als Überblick.

Eine Bewertung ist schwierig
1) war lange Zeit das favorisierte Modell, da insbs. supersymmetrische Erweiterungen des Standardmodells einfach konstruierbar sind und zudem weitere intrinsische Probleme des Standardmodells zu lösen versprachen; allerdings sind praktisch alle einfachen Erweiterungen inzwischen experimentell ausgeschlossen, die verbleibende Möglichkeiten erscheinen extrem komplex und lösen zunehmend schlechter die intrinsischen Probleme
2) hat zunächst die o.g. Probleme; darüberhinaus erscheint die ART in ihrer Struktur ziemlich einmalig zu sein; die zur Erklärung der o.g. Effekte notwendigen Erweiterungen passen nicht in dieses Bild (einige naheliegende Erweiterungen wie die Einstein-Cartan-Theorie sind zur Erklärung nicht ausreichend)
3) wäre natürlich die konventionellste Erklärung und würde nicht etablierte Theorien über den Haufen werfen, nur um ein paar Abweichungen in den Daten zu erklären (wenn im Wohnzimmer die Vase zerbrochen auf dem Fußboden liegt, könnte es ein Geist gewesen sein - oder die Katze)

[Ich]

Zitat von TomS

3) wäre natürlich die konventionellste Erklärung und würde nicht etablierte Theorien über den Haufen werfen, nur um ein paar Abweichungen in den Daten zu erklären (wenn im Wohnzimmer die Vase zerbrochen auf dem Fußboden liegt, könnte es ein Geist gewesen sein - oder die Katze)

Primordiale SL lassen wir mal gelten, aber eine große Menge unentdeckter baryonischer Materie würde so ziemlich alles über den Haufen werfen.

[TomS]

Zitat von Ich

Primordiale SL lassen wir mal gelten, aber eine große Menge unentdeckter baryonischer Materie würde so ziemlich alles über den Haufen werfen.

Ja, reden wir besser allgemein von baryonischer Dunkler Materie.

Ist das wirklich sicher ausgeschlossen? Warum?

Für mich gehören alle angeblich ausgeschlossenen Hypothesen nochmal auf den Prüfstand, insbs. diejenigen, die dem „die SUSY wird’s schon richten“ zum Opfer gefallen sind; so wie‘s aussieht, löst sie nichts ;-)