Astronomie Faden

[Snup]

Wie dann aber weiter spekuliert wird, und das das alles sein und können soll, gehen mir über nüchterne Naturwissenschaft viel zu weit hinaus.

Das passiert aber zum absoluten Großteil außerhalb der eigentlichen Wissenschaft. Die Physiker legen sich natürlich auch allerlei Möglichkeiten zu recht, aber eigentlich gehts denen dann darum, wie man die Möglichkeiten überprüfen könnte.

[Der Kantelberg]

Das stimmt. Trotzdem hat es mich irgendwie abgeschreckt und deswegen hab ich mich mit der Thematik nie befasst.

[Snup]

Ich kenn ja selbst nur die absoluten Grundlagen. Also selbst wenn ich wollte, könnte ich dich jetzt nicht davon überzeugen, tiefer in die Materie einzutauchen.

[Daverix]

"Dunkel Materie" ist keine "dunkle Sache"
Wenn wir einen Gegenstand als dunkel wahrnehmen, dann liegt es daran das dieser Gegenstand kein Licht reflektiert. Alles Licht wird von diesem Gegenstand verschluckt. Aufgrund der Schwerkraft kann "Dunkle Materie" Lichtteilchen aus der Bahn ablenken. Aber Lichtteilchen reagieren nicht mit "Dunkler Materie". Lichtteilchen werden daher auch nicht von "Dunkler Marterie" reflecktiert oder geschluckt. Der Begriff "unsichtbare Materie" wäre wirklich treffender.

Genauso wenig ist "Dunkle Energie" dunkel. Solange es keine passsende Erklärung dafür gibt, ist das eher "unbekannte" Energie.

Bist du sicher dass dunkle Materie kein Licht reflektiert?
Ich dachte dunkle Materie ist einfach die die wir nicht sehen können ... (Zu leucht schwach und/ oder weit weg)
Und daher eine Hochrechnung an Masse die da noch da sein muss, zusätzlich zu dem was wir sehen können, damit unser Standard Modell funktioniert.

[Rob Anybody]

Im Weltall gibt es viele dunkle Sachen:

Schwarze Löcher können hell strahlen, wenn einfallende Materie im leztem Moment entkommt. In der Regel sind schwarze Löcher aber dunkel, weil sie Licht verschlucken.
Sternenleichen, Neutronensterne, etc. sind nach dem Abkühlen dunkel.
"Protosterne" sind dunkel bevor sie als Stern aufleuchten.
Es gibt riesige Planeten, die es nicht zum Stern geschaft haben.
Es gibt vagabundierde Planeten, die ihren Zentralstern entkommen sind.
Es gibt Gas- und Nebelwolken, die nicht von Sternen erleuchtet werden.
Es gibt Wassserstoff und Helium aus den Anfängen des Universums.

Aber das alles zusammen reicht in Art und Menge nicht aus, um die Beobachtungen bei der Rotation von Galaxien zu erklären.
Was ursprünglich mal nur eine "mathematische Konstruktion" war, ist inzwischen im Bereich der Überprüfbarkeit angekommen.
Es hat rund 100 Jahre gedauert bis man Gravitationswellen und schwarze Löcher nachweisen konnte.
Es hat rund 50 Jahre gedauert bis man das Higgs-Teilchen nachweisen konnte.
Ich bin mir sicher, damit hat man die Möglichkeit bald auch "Dunkle Materie" nachweisen zu können.
Und ich bin mir sicher, dabei wird sich die Gültigkeit des "Standardmodells" genauso erweisen, wie bisher alle Experimente die Gültigkeit der Relativitätstheorie bewiesen haben. Es braucht evtl. Anpassungen, aber keine zusätzlichen Theorien.

Und ja, Licht geht durch "Dunkle Materie" einfach hindurch. Es wird allenfalls beim Annähern beschleunigt, beim Entfernen gebremst und beim vorbeigehen abgelenkt. Aber dafür braucht es große Massen von "Dunkler Materie", wie sie halt in Galaxien vorkommen.

Und es würde mich nicht wundern, wenn damit auch erklärt werden kann, wo die Anti-Materie aus dem Urkknall hin gekommen ist.

[brettschmitt]

Solange es keine passsende Erklärung dafür gibt, ist das eher "unbekannte" Energie.

Ganz genau, "unbekannt" trifft es besser. Dunkel ist ja mit Licht/Strahlung assoziiert.
Allerdings soll sich diese unbekannte Materie und Energie ja in keiner Weise nachweisen lassen, nicht nur un"sicht"bar. Man schließt nur drauf, dass es sowas geben muss, damit unser Standardmodell des Universums aufgeht...

[Daverix]

Im Weltall gibt es viele dunkle Sachen:[...]

Ja eben, du listest hier eine menge dinge die ich auch zur Dunklen materie zählen würde
Brettschmitt sagt es auch ganz schön, wenn er es als unbekante Materie bezeichnet.

Als das Prinzip der Dunklen Materie aufkam, da waren Exo-planeten und braune Zwerge noch ein theoretisches Konstrukt.
Nun entdecken wir immer mehr von denen.

Wer weiß ob wir aufm Weg nach Alpha Centauri nicht 800 Braune Zwerge passieren würden, die wir halt aktuell einfach nicht sehen können.
Dann bräuchte es irgendwann die Dunkle Materie nicht mehr, sobald wir all das Zeugs da draußen gefunden haben.

[Rob Anybody]

Nein, das ist ein Irrtum
Auch wenn noch so viele "echte" dunkle Sachen gefunden werden, ist das um zig Größenordnungen zu wenig für "Dunkle Materie".
Und selbst wenn es genug "echte" dunkle Sachen gäbe um die fehlende Masse zu erklären, wäre das Verhalten der Galaxien anders.
Außerdem, "Dunkle Materie" gab es schon bevor erste Sterne anfingen "echte" dunkle Materie zu produzieren. Die ersten frühen Galaxien hätten sonst nicht so schnell entstehen können.

[ThomasBX]

Mein Wissen dazu stammt aus Vorlesungen in 2002 von daher kann es ziemlich veraltet sein, aber Braune Zwerge, "Jupiters" oder andere Makroskopische Objekte können als einziger Grund für dunkle Materie ausgeschlossen werden. Wenn ein Stern hinter einem solchem makroskopischem Objekt liegt, würde das Licht um den Stern abgelenkt werden und hier als Kreis zu sehen sein. Man findet auch solche Kreise, aber der Radius des Kreises ist proportional zur Wurzel der Masse des Planeten. Wenn man die so identifizierte dunkle Materie aufsummiert kommt man auf ca. 20% der benötigten dunklen Materie. So zu mindest mein 20 Jahre altes Wissen... Für Details sucht unter Gravitationslinseneffekt.

[Wild Haggis]

Grundsätzlich handelt es sich bei allem was wir "sehen" können um baryonische Materie (Atomzeugs und so) oder um elektromagnetische Strahlung (Licht). Gemeinsam haben sie, dass sie elektromagnetisch wechselwirken.

Braune Zwerge, oder alle anderen Objekte die man rein prinzipiell "sehen" könnte (egal wie schwach sie leuchten), gehören in diese Kategorie der baryonischen Materie rein.

Dunkle Materie ist aber grundsätzlich von anderer Natur, da sie eben nicht elektromagnetisch wechselwirkt, sondern nur durch Graviation.

Dunkle Materie wird indirekt gemessen/beobachtet. Diese Messungen können nicht dadurch erklärt werden, dass man einfach "zu wenig normale Materie sieht".

Es gibt mehrere voneinander unabhängige Beobachtungen, aus denen folgt, dass es Dunkle Materie oder einen entsprechenden Effekt geben muss (ich schreibe "Effekt", weil ein Erklärungsansatz wäre, dass unsere Theorie über Graviation Fehler enthalten oder nicht vollständig sind).

Eine solche Beobachtung ist die schon beschriebene Rotationsgeschwindigkeit von Galaxien. Eine andere Beobachtung ist der Gravitationslinseneffekt (Beispiel Bullet Cluster). Außerdem kann Dunkle Materie aus der kosmischen Hintergrundstrahlung herausgelesen werden (Frequenz-Analyse, komplizierter Scheiß).

Es waren also Messungen, aus denen hervorgegangen ist, dass es "irgendwas" geben muss, das sich grundsätzlich anders verhält als baryonische Materie und Licht.

[WeissNix]

Und es würde mich nicht wundern, wenn damit auch erklärt werden kann, wo die Anti-Materie aus dem Urkknall hin gekommen ist.

Wohin denn?

Wenn Materie und Antimaterie während der Inflation auseinandergerissen wurden, könnte es sein, dass sie heute durch Entfernungen voneinander getrennt sind, die größer sind als der Durchmesser des Universums? In dem Fall würde man es ja nie finden.

Seit 2011 ist das Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) auf der ISS u.a. auf der Suche nach u.a. dunkler Materie und Antimaterie.. ich finde nur nichts weltbewegendes zu Ergebnissen.

[Rob Anybody]

Ich kan nmir keine räumliche Trennung vorstellen. Was sollte Materie nach "rechts" und Antimaterie nach "links" gezogen haben? Und dann so weit auseinander, das diese nicht mehr zusammen treffen?

Es gibt Überlegungen die Antimaterie könnte durch eine 2. Zeitachse oder in einem Parallel-Universum von unserem getrennt sein. Das erscheint mir aber viel zu spekulativ.
Beispiel: https://link.springer.com/article/10...1-c4915439d06d. (Deutsche Erklärung: https://www.daswetter.com/nachrichte...-idee-vor.html)

Bisher haben alle Experimente zum Ungleichgewicht von Materie und Antimaterie keinen Unterschied festgestellt.
Beispiel: https://www.weltderphysik.de/gebiet/...s-antimaterie/

Ich kann mir jedoch ein Ungleichgewicht im Verhalten bei Materie mit "Dunkler Materie" und Antimaterie mit "Dunkler Materie" vorstellen. Es könnte dann beim Urknall twas mehr Antimaterie in "Dunkle Maetrie" umgewandelt worden sein als normale Materie.

[Der Kantelberg]

Grundsätzlich handelt es sich bei allem was wir "sehen" können um baryonische Materie (Atomzeugs und so) oder um elektromagnetische Strahlung (Licht). Gemeinsam haben sie, dass sie elektromagnetisch wechselwirken.

Braune Zwerge, oder alle anderen Objekte die man rein prinzipiell "sehen" könnte (egal wie schwach sie leuchten), gehören in diese Kategorie der baryonischen Materie rein.

Dunkle Materie ist aber grundsätzlich von anderer Natur, da sie eben nicht elektromagnetisch wechselwirkt, sondern nur durch Graviation.

Dunkle Materie wird indirekt gemessen/beobachtet. Diese Messungen können nicht dadurch erklärt werden, dass man einfach "zu wenig normale Materie sieht".

Es gibt mehrere voneinander unabhängige Beobachtungen, aus denen folgt, dass es Dunkle Materie oder einen entsprechenden Effekt geben muss (ich schreibe "Effekt", weil ein Erklärungsansatz wäre, dass unsere Theorie über Graviation Fehler enthalten oder nicht vollständig sind).

Eine solche Beobachtung ist die schon beschriebene Rotationsgeschwindigkeit von Galaxien. Eine andere Beobachtung ist der Gravitationslinseneffekt (Beispiel Bullet Cluster). Außerdem kann Dunkle Materie aus der kosmischen Hintergrundstrahlung herausgelesen werden (Frequenz-Analyse, komplizierter Scheiß).

Es waren also Messungen, aus denen hervorgegangen ist, dass es "irgendwas" geben muss, das sich grundsätzlich anders verhält als baryonische Materie und Licht.

Danke, das war bisher für mich die beste Antwort auf diese Frage für mich.

[WeissNix]

Ich glaube, ich kann und will mit meinem Hobby-Wissen nicht mit dir mithalten. Danke für die interessanten Theorien..

Ich kan nmir keine räumliche Trennung vorstellen. Was sollte Materie nach "rechts" und Antimaterie nach "links" gezogen haben? Und dann so weit auseinander, das diese nicht mehr zusammen treffen?

Ich dachte dabei an dasselbe was den Raum heute auch noch ausdehnt und dabei immer schneller auseinandertreibt: Dunkle Energie. Was meines Wissens nach auch nur eine Krücke ist, da wir nicht über den "Horizont" hinaus messen oder blicken können. Hinter dem Horizont des messbaren bzw. sichtbaren Raums könnte man spekulieren, dass sich weitere und sehr viel größere Strukturen befinden, die "unser" Universum aus mehreren Richtungen an- und damit auseinanderziehen.

Besser klingt eine bereits nachgewiesene Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie. Oder auch mehreres davon gleichzeitig..
https://www.scinexx.de/news/technik/...-nachgewiesen/

€: Das sich Antimaterie in Dunkle Materie verwandeln sollte, erschließt sich mir so noch nicht. Sollte die Dunkle Materie auf einem Skalarfeld beruhen, dann könnte sie sogar älter sein als Urknall und somit älter als "unser" Universum; da die kosmische Inflation (die überlichtschnelle Ausdehnung) ja die Materie und den Kosmos erzeugte.. Wobei man zur dunklen Materie ja zur Zeit noch alles mögliche behaupten darf, solange die Natur der dunklen Materie noch im Dunkeln liegt, so wie mit dem Innenleben eines schwarzen Loches..

[Rob Anybody]

Zur Klärung der Begriffe möchte ich zitieren:

CP-Verletzung https://de.wikipedia.org/wiki/CP-Verletzung:

Verknüpfung mit dem Standardmodell
Im Standardmodell der Teilchenphysik ist die Ursache der CP-Verletzung auf dem Quark-Sektor mit der Erzeugung der Quark-Massen verknüpft. Quarks erhalten ihre Masse durch Kopplung an das Higgs-Feld, wobei zwingend eine Massen-Mischungsmatrix auftritt, die nach den Physikern Nicola Cabibbo, Makoto Kobayashi und Toshihide Masukawa benannt ist (CKM-Matrix).

Kosmologische Notwendigkeit
Andrei Sacharow merkte in den 1960er Jahren an, dass die CP-Verletzung eine der Voraussetzungen dafür ist, dass es im Universum die beobachtete große Dominanz der Materie gegenüber der Antimaterie geben kann (Baryonenasymmetrie). Unser heutiges Verständnis vom Urknall geht davon aus, dass er Teilchen und Antiteilchen in gleicher Menge hervorbrachte. In der Baryogenese entstand dann das jetzt beobachtete Ungleichgewicht. Das Zustandekommen dieser Asymmetrie ist gegenwärtig noch ungeklärt.

Baryogenese https://www.spektrum.de/lexikon/astr...baryogenese/30

Weitere Naturkräfte betreten die kosmische Bühne
Mit der weiteren Ausdehnung des Kosmos wurde es zunehmend kälter und es ereignete sich der nächste Phasenübergang: Hierbei 'fror' die elektroschwache Kraft und die starke Kraft aus. Dieser Übergang bei etwa 2 × 1016 GeV bzw. einer Temperatur von 1029 Kelvin bedeutete auch das Ende der massereichen X- und Y-Bosonen: Diese Teilchen mussten in Quarks und Leptonen zerfallen. Damit war auch die Symmetrie zwischen Quarks und Leptonen zerstört. Aus diesen Zerfällen resultierten Myriaden von Quarks, Antiquarks, Leptonen und deren Antiteilchen.

Kleines Missverhältnis, große Wirkung!
Doch lagen am Ende der Zerfälle Materie und Antimaterie nicht in gleichen Mengen vor. Es gab eine geringe Materie-Antimaterie-Asymmetrie: Auf jedes Antiteilchen kamen ein plus ein Milliardstel Teilchen.

Higgs-Teilchen https://www.spektrum.de/lexikon/astr...s-teilchen/176

Es handelt sich um ein elektrisch neutrales Austauschboson mit Spin 0 (also einem Skalarfeld), dessen Masse sehr hoch sein muss. Experimentell ließ sich die Massengrenze oberhalb von 114 GeV (LEP-Experiment am CERN) einordnen. Zum Vergleich: die Nukleonen im Atomkern, Proton und Neutron, haben eine Masse von etwa 1 GeV.

Die Zitate beziehen sich auf Theorien, die noch durch physikalische Experimete bewiesen werden müssen. Das Higgs-Boson wurde inzwischen nachgewiesen. Es ist noch nicht bewiesen, ob es Geschwisterteilchen bei höheren Energien hat.

Das Higgs-Boson hat nach den bisherigen Ergebnissen im Vergleich mit den meisten anderen Elementarteilchen eine sehr große Masse von etwa 125 GeV/c2

Ockhams Rasiermesser https://de.wikipedia.org/wiki/Ockhams_Rasiermesser

Von mehreren möglichen hinreichenden Erklärungen für ein und denselben Sachverhalt ist die einfachste Theorie allen anderen vorzuziehen.

Mein Gedankengang ist:
Von den verschiedenen Theorien, wo die Anti-Materie abgeblieben ist (andere Zeitachse, Parallel-Universum) ist die Materie-Entstehung bei der Baryogenese die einfachste Theorie. Sie erfordert keine zusätzlichen Erklärungen wie eine neue Gravitationstheorie oder ein "Skalarfeld, das älter ist als der Urknall". Möglicherweise noch vorhandene Lücken in der Baryogenese-Theorie werden sich schließen, wenn zB die Geschwisterteilchen des Higgs-Boson gefunden werden.

Ich stelle mir vor:
"Dunkle Materie" bekommt ihre Gravitation durch das Higgs-Feld, genauso wie baryonische Materie (Quarks, Leptonen) sie bekommt.
Die "Dunkle Materie" entstand bei der Baryogenese, genauso wie baryonische Materie (Quarks, Leptonen) dabei entstanden ist.

Der Unterschied ist aber:
Aufgrund der höheren Energie der Higgs-Teilchen 'fror' die "Dunkle Materie" früher aus als die normale Materie (zB Proton und Neutron).
Es gab also eine Zeit lang noch eine Materie-Antimaterie-Umwandlung als die "Dunkle Materie" sich nicht mehr umwandeln konnte.
Die geringe Asymmetrie von Materie-Antimaterie beruht darauf das die "Dunkle Materie" nicht perfekt 'einfror'. In der "Dunklen Materie" ist ein geringer Teil der "Antimaterie-Energie" eingefroren und es gab nicht mehr genug Antimaterie-Teilchen die sich mit Materie auslöschen konnten. Ein milliardstel Materie blieb über.

Weil die "Dunkle Materie" vor der normalen Materie entstanden ist und nicht an die normale Materie gebunden war, konnte sie sich bereits zu "Schwerkraft-Strukturen" zusammen ballen, um die sich dann später die normale Materie zu Sternen, Galaxien und Galaxienhaufen anordnete.

Ob das so war und ob "Dunkle Materie" eine Form von "Higgs-Materie" ist, muss sich noch herausstellen. Hierzu erwarte ich bald Fortschritte zB durch die Experimente am CERN.