Hallo zusammen,
kann mir jemand in einem Satz erklären, warum man im Weltall auf der Suche nach schwarzer Materie ist? Es heißt, ansonsten würde sich der Zusammenhalt der Galaxien nicht erklären lassen. Wie rechnen die Wissenschaftler denn die zugrundeliegenden Größen (Zentrifugalkraft und Zentripetalkraft), wenn dann ihr Ergebnis der einfachen Anschauung widerspricht?
Vielen Dank für eine leicht verständliche Antwort.
Grüße,
Chrizz
Dunkle Materie
kann mir jemand in einem Satz erklären, warum man im Weltall
auf der Suche nach schwarzer Materie ist?
Um sie zu finden.
Es heißt, ansonsten würde sich der Zusammenhalt der Galaxien nicht erklären lassen.
Wie rechnen die Wissenschaftler denn die
zugrundeliegenden Größen (Zentrifugalkraft und
Zentripetalkraft),
So wie jeder Andere auch.
wenn dann ihr Ergebnis der einfachen
Anschauung widerspricht?
Was ist denn die einfache Anschauung?
http://de.wikipedia.org/wiki/Dunkle_Materie
Gruß
Stefan
Hallo!
kann mir jemand in einem Satz erklären, warum man im Weltall
auf der Suche nach schwarzer Materie ist?
Weil irgendwann die Steinkohle knapp werden wird… (SCNR!)
Du meinst natürlich Dunkle Materie
Es heißt, ansonsten
würde sich der Zusammenhalt der Galaxien nicht erklären
lassen. Wie rechnen die Wissenschaftler denn die
zugrundeliegenden Größen (Zentrifugalkraft und
Zentripetalkraft), wenn dann ihr Ergebnis der einfachen
Anschauung widerspricht?
Nein, nein, es ist andersrum: An den Kraftgesetzen zweifelt niemand. Für ein System wie das Sonnensystem funktionieren die ja auch wunderbar. An den Keplerschen Gesetzen hat sich seit ein paar Jahrhunderten nichts gravierendes mehr geändert.
Aber bei Galaxien passt es halt nicht. Die äußeren Sterne sind zu schnell. Man ist eher bereit zu akzeptieren, dass es eine Form der Materie gibt, die man bislang übersehen hat, als dass die ganze Theorie falsch ist (denn wie gesagt: Im Sonnensystem bestätigt sie sich ja ausgezeichnet).
Michael
Hallo,
kann mir jemand in einem Satz erklären, warum man im Weltall
auf der Suche nach schwarzer Materie ist?
Zunächst einmal: Das was du wohl meinst wird als Dunkle Materie bezeichnet, nicht als „schwarze“ Materie. Und das in einem Satz zu erklären, wird kaum möglich sein, dazu ist das Thema doch etwas zu komplex 
Es heißt, ansonsten würde sich der Zusammenhalt der Galaxien nicht
erklären lassen.
Nicht nur das. Eine ganze Reihe von Dingen lassen sich nicht mit der sichtbaren Masse und den uns bekannten Gravitationsgesetzen erklären. Das kann nun zwei Ursachen: Entweder unsere Gravitationsgesetze, so wie wir sie jetzt kennen, sind unvollständig, um diese Beobachtungen zu erklären. Oder es gibt dort eben mehr Masse als wir sehen (=Dunkle Materie).
Nach allem was wir wissen und beobachten, ist die wahrscheinlichste Antwort, dass es eben mehr Masse, sprich Dunkle Materie, gibt. Denn es gibt einige Beobachtungen, z.B. im Galaxienhaufen des „Bullet Cluster“, die uns zeigen, dass es dort Materie geben muss, wo wir keine sehen, und es nicht mit einer Anpassung der Gravitationsgesetze getan ist.
Aus was sich diese Dunkle Materie zusammensetzt, sagen uns diese Beobachtungen natürlich nicht, sondern nur, dass sie da ist. Aber es ist nicht unplausibel, dass es eben Teilchen gibt, die wir nicht kennen und die nicht leuchten und auch sonst mit „normaler“ Materie praktisch nicht wechselwirken. Ein Beispiel dafür sind z.B. die Neutrinos. Das sind Teilchen, die so gut wie nicht mit Materie wechselwirken (sie fliegen ständig durch dich hindurch, ohne dass du irgendwas davon mitkriegst) und kein Licht oder andere elektromagnetische Strahlung abgeben, und somit „unsichtbar“ sind. Als Erklärung für die Dunkle Materie taugen sie zwar nicht, denn dazu sind sie zu leicht. Aber es könnte etwas in dieser Art sein, nur schwerer.
Wie rechnen die Wissenschaftler denn die
zugrundeliegenden Größen (Zentrifugalkraft und
Zentripetalkraft), wenn dann ihr Ergebnis der einfachen
Anschauung widerspricht?
Sie rechnen einfach mit den uns bekannten Naturgesetzen. Aber z.B. im Falle des Bullet Clusters hat das überhaupt nichts mit Zentrifugalkraft oder Zentripetalkraft zu tun, sondern mit einem Gravitationslinseneffekt. Das ist ein Effekt, der auftritt, wenn Licht von einer sehr großen Masse (z.B. sehr schweren Galaxien) so gekrümmt wird, wie bei einer Linse. Die Masse ist dabei im Zentrum, das Licht wird „herumgebogen“. Nur beim Bulletcluster, sehen wir dort keine Materie. Selbst ohne irgendwas zu rechnen, wissen wir, dass dort etwas sein muss, sonst käme es nicht zu dem Gravitationslinseneffekt.
vg,
d.
Hallo,
Nein, nein, es ist andersrum: An den Kraftgesetzen zweifelt
niemand. Für ein System wie das Sonnensystem funktionieren die
ja auch wunderbar. An den Keplerschen Gesetzen hat sich seit
ein paar Jahrhunderten nichts gravierendes mehr geändert.Aber bei Galaxien passt es halt nicht. Die äußeren Sterne sind
zu schnell. Man ist eher bereit zu akzeptieren, dass es eine
Form der Materie gibt, die man bislang übersehen hat, als dass
die ganze Theorie falsch ist (denn wie gesagt: Im Sonnensystem
bestätigt sie sich ja ausgezeichnet).
Man ist aber ja nicht einfach nur bereit die Gravitationsgesetze nicht anzuzweifeln, weil sie sich im Sonnensystem so bewährt haben, sondern weil es auch Beobachtungen gibt, die sich mit geänderten Gravitationsgesetzen nicht erklären lassen. Dass es Dunkle Materie gibt, ist schlicht auch aus Beobachtungsgründen die bei weitem wahrscheinlichere Lösung.
vg,
d.
Hallo Michael,
Aber bei Galaxien passt es halt nicht. Die äußeren Sterne sind
zu schnell. Man ist eher bereit zu akzeptieren, dass es eine
Form der Materie gibt, die man bislang übersehen hat,
ich klinke mich hier ein, weil es ein Problem berührt, welches ich
hier zweimal angesprochen habe.
Könnte hier (äußere Sterne sind zu schnell) nicht ein Wahrnehmungs-
fehler liegen, welchen man bisher in diesem Zusammenhang so nicht
beachtet hat.
Wenn bei einem Himmelsobjekt eine Ausdehnung beobachtet werden kann,
so kann auch ein entsprechender Winkel zugeordnet werden.
Die Aberration verschiebt transversal bewegte Lichtquellen und
zwar um einen Winkel ! unabhängig von der Entfernung.
Dies bedeutet, daß die Ausdehnung im Verhältnis zur Entfernung
größer gedeutet werden kann als sie gegeben ist.
Die Geschwindigkeit der Sterne, welche in Wirklichkeit näher am
Zentrum liegen sind aber nicht verträglich mit der visuellen
Wahrnehmung der Position.
Das Problem hatte ich ja schon mal angesprochen,auch im Zusammenhang
mit der Beobachtung von optischen Doppelsternen.
Ich wollte wissen, ob und wie die Aberration (welche übrigens auch
klassisch gedeutet werden kann ohne RT) bei der Positionbestimmung
ausgedehnter Himmelsobjekte berücksichtigt wird.
Wenn die Astronomen hier am Brett dies nicht wußten, wirst Du auch
keine Erkenntnisse dazu haben.
Es geht hier ja aber um das Problem - Dunkle Materie (welche ja
durch einige Beobachtungen wieder bezweifelt wird z.Bsp.hier:
http://idw-online.de/pages/de/news397578
oder Beobachtungsfehler.
Gruß VIKTOR
PS.
Die Aberration könnte optisch eine ganze Galaxie ganz schön
verzerren da die Transversalgeschwindigkeiten der „inneren“
Objekte (zum Beobachter) größer sind als die der äußeren Objekte,
z.Bsp.Spiralarme !
Und Du denkst daß Du der einzige Mensch der Welt bist, dem das aufgefallen ist? Natürlich wurden solche Effekte berücksichtigt. Ganz so doof wie Du denkst, sind Wissenschaftler nämlich nicht.
Und wie Du an den anderen Antworten zu dieser Frage lesen kannst, gibt es weitaus mehr Effekte als nur die Bewegung der Äußeren Sterne von Galaxien, die auf dunkle Materie hindeuten.
Hallo zusammen,
kann mir jemand in einem Satz erklären, warum man im Weltall
auf der Suche nach schwarzer Materie ist?
…weil man einen großen Teil der hellen schon gefunden hat…
Man sucht das, was man nicht sieht. Witzigerweise braucht man erst Gleichungen, die den Wissenschaftler von heute dahin führen, dass zwischen uns und einem 2000 Billionen km entfernten Nebel eventuell noch etwas anderes sein könnte als absolut leerer Raum.
Natürlich wurden solche Effekte
berücksichtigt. Ganz so doof wie Du denkst, sind
Wissenschaftler
Und Du wirst mir einen einzigen - wenigstens einen einzigen -
wissenschaftlichen Betrag benennen, welcher die Positionierung
der Objekte innerhalb von Galaxien oder Doppelsternen
mit der Aberration gegenüber der visuellen Beobachtung korrigiert.
Oder wenigsten den Hinweis auf Lehrbücher,Lehrvorträge o.ä.
welche diese Korrektur erwähnen bzw. wie das gemacht wird.
Da Du so ein Schlaumeier bist, fällt Dir dies nicht schwer.
Gib’s auf. Sein Wissen beschränkt sich auf optische Linsen und mechanische Federn. Und das will er auf jedes ihm unverständliche Thema anwenden um auch was sagen zu können. Er gibt sich nicht mal die Mühe sich zu informieren wie ein Experiment, eine Messung gemacht wird, sondern projiziert seinen beschränkten Horizont darauf und stürzt sich auf die entsprechenden, simplen Fehlermöglichkeiten.
Gruß, DW.
Aber bei Galaxien passt es halt nicht. Die äußeren Sterne sind
zu schnell. Man ist eher bereit zu akzeptieren, dass es eine
Form der Materie gibt, die man bislang übersehen hat, als dass
die ganze Theorie falsch ist (denn wie gesagt: Im Sonnensystem
bestätigt sie sich ja ausgezeichnet).
Danke für die Erläuterung Michael, genau diese Aussage ist es, die ich nicht verstehe. Was heißt denn zu schnell? So schnell, daß sie eigentlich aus dem System fliegen müßten? Aber wie kann man das sagen, wenn man doch die Bindekräfte des Zentrums vielleicht nicht gut genug kennt?
Gruß,
Chrizz
Danke für die ausgiebige Erläuterung. Insbesondere dieser Linseneffekt gibt mir einen neuen Aspekt, den ich noch gar nicht einbezogen hatte.
Gruß,
Chrizz
Anders herum
Man sucht das, was man nicht sieht. Witzigerweise braucht man
erst Gleichungen, die den Wissenschaftler von heute dahin
führen, dass zwischen uns und einem 2000 Billionen km
entfernten Nebel eventuell noch etwas anderes sein könnte als
absolut leerer Raum.
Nee, man hat erst gemessen/beobachtet und gewusst, da muss was sein. Danacht hat man gerechnet.
Wie im wahren Leben: Da kommt ein Auto von rechts (Beobachtung), reicht es noch? (abschätzen, rechnen) => Gas geben/bremsen
Danke für den Link und für die Erläuterungen. Hier noch ein Link zur Sache: http://knigge-aktuell.de/start/
Gruß,
Chrizz
Hallo,
Wenn bei einem Himmelsobjekt eine Ausdehnung beobachtet werden
kann, so kann auch ein entsprechender Winkel zugeordnet werden.
Die Aberration verschiebt transversal bewegte Lichtquellen und
zwar um einen Winkel ! unabhängig von der Entfernung.
Zunächst einmal:
Die Aberration verschiebt alle Lichtquellen, und zwar nur abhängig von der Richtung, aus der deren Licht kommt und der Bewegung der Erde. Je näher daher zwei beobachtete Objekte am Himmel stehen, desto geringer ist der Effekt der Aberration. Daher ist der Effekt bei weiten entfernten Galaxien natürlich kleiner als bei näheren, weil deren Sterne - je weiter die Galaxie entfernt ist - desto enger am Himmel stehen.
Die Geschwindigkeit der Sterne, welche in Wirklichkeit näher
am Zentrum liegen sind aber nicht verträglich mit der visuellen
Wahrnehmung der Position.
Das ist Unsinn, weil die Aberration ist im schlimmsten Falle im Bereich von Bogensekunden. Eine nahe Galaxie, z.B. die Andromeda-Galaxie hat aber eine Ausdehnung von einigen Bogenminuten und ist um ein Vielfaches größer als der Aberrationseffekt. Selbst wenn du die Sterne also um den Aberrationseffekt beliebig verschieben könntest, wird bei Andromeda kein innerer Stern zu einem äußeren Stern oder umgekehrt. Die Beobachtung der zu hohen Umlaufgeschwindigkeit der äußeren Sterne wird aber auch hier gemacht. Das dürfte es dann ja, wenn es stimmen würde was du sagst, gar nicht geben. Dass es dies aber gibt, zeigt, dass du falsch liegst.
Und ganz davon abgesehen werden bei Beobachtungen natürlich Effekte wie die Aberration berücksichtigt und korrigiert. Die Aberration ist seit Jahrhunderten wohl bekannt, für wie doof hältst du Astronomen eigentlich, dass sie das nicht berücksichtigen würden? Und auch nach der Korrektur der Aberration bleibt das Problem der Umlaufgeschwindigkeiten bestehen, was nichts anderes heißt, als dass dies eben mit Verzerrungen durch die Aberration überhaupt nichts zu tun hat, sondern die Sterne bewegen sich eben wirklich so.
vg,
d.
Hallo,
Oder wenigsten den Hinweis auf Lehrbücher,Lehrvorträge o.ä.
welche diese Korrektur erwähnen bzw. wie das gemacht wird.
Da Du so ein Schlaumeier bist, fällt Dir dies nicht schwer.
Bitte sehr, hier eine gut lesbare Zusammenfassung wie man die Aberration korrigiert und dass dies in allen gängigen Sternpositions-Systemen gemacht wird:
http://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2003/23/aa3653.pdf
Würdest du jetzt also bitte aufhören, diesen Quatsch mit der Aberration hier zu erzählen?
vg,
d.
PS: Die Beschimpfung „Schlaumeier“ von jemanden wie dir, der sich offensichtlich für schlauer hält als alle Astronomen auf der ganzen Welt, das ist wahrlich großes Kino…
Hallo Chrizz,
Danke für die Erläuterung Michael, genau diese Aussage ist es,
die ich nicht verstehe. Was heißt denn zu schnell? So schnell,
daß sie eigentlich aus dem System fliegen müßten?
Genau.
Aber wie
kann man das sagen, wenn man doch die Bindekräfte des Zentrums
vielleicht nicht gut genug kennt?
Genau das funktioniert bei den meisten Galaxien eben nicht.
Etwas vereinfacht:
Rechnet man die Zentralmasse auf Grund der Bahnwerte von inneren, mittleren und ässeren Sternen aus, kommen 3 sehr unterschiedliche Werte heraus.
Mit einem zentralen schwarzen Loch bekommt man die Rechnung nicht zum stimmen. Die Rechnung stimmt, wenn sich die grösste Masse im mittleren Ring befindet. Nun stimmt aber die berechnete Massenverteilung nicht mit der Verteilung der sichtbaren Sterne in der Galaxie überein, es müsste da wesentlich mehr Sterne haben um diese Massenverteilung hin zu bekommen.
Die erste Idee war dann eine Staub- oder Gaswolke, welche die zusätzliche Masse bringt. Allerdings müsste eine solche den Blick auf Galaxien, welche sich hinter der beobachteten befinden, „vernebeln“ („Beobachtungen“ macht man ja nicht nur im Sichtbaren Bereich, sondern auch z.B. mit Radiowellen und Röntgenstrahlung).
Bis jetzt gibt es nur Erklärungen für das Beobachtete, wenn es etwas unsichtbares gibt, welches eine Masse hat, das hat man „dunkle Materie“ genannt weil das Zeugs eben keinerlei uns bekannte Strahlung aussendet und in unserem Physikbild alles mit Masse als Materie bezeichnet wird.
Eine weitere Erklärung ist eine Kraft, welche mit zunehmendem Abstand zunimmt, welche man, in Anlehnung an die „dunkle Materie“ als „dunkle Energie“ bezeichnet.
Dabei darf aber nicht vergessen, dass das alles nur Theorien sind, welche versuchen das Beobachtete zu erklären, bzw, berechenbar zu machen.
Vielleicht verhält sich auch nur die Geometrie der Raumzeitkrümmung ganz anders als bisher angenommen ???
Also eine grosse Masse bildet nicht den überall gezeichneten Trichter, sondern die Oberfläche des Trichters ist zusätzlich noch gewellt?
MfG Peter(TOO)
Hallo!
Danke für die Erläuterung Michael, genau diese Aussage ist es,
die ich nicht verstehe. Was heißt denn zu schnell? So schnell,
daß sie eigentlich aus dem System fliegen müßten? Aber wie
kann man das sagen, wenn man doch die Bindekräfte des Zentrums
vielleicht nicht gut genug kennt?
Man kann das rechnen. Für den Spezialfall, dass die Masse vollständig im Zentrum konzentriert ist, gilt das 3. Keplersche Gesetz T²/a³ = const. Die Konstante auf der rechten Seite des Gleichheitszeichens enthält die Masse des Zentralkörpers. Links vom Gleichheitszeichen stehen die Bahndaten eines Planeten. Wie Du siehst, taucht darin die Planetenmasse gar nicht auf. Das liegt an der Gleichheit von träger und schwerer Masse.
Wenn man relativistisch rechnet, ändert sich daran wenig, nur spricht man dann vom „Äquivalenzprinzip“.
Natürlich ist die Rechnung ungleich komplizierter, wenn die Materie in komplizierter Weise auf die ganze Galaxis verteilt ist. Aber auch dann kann man ausrechnen, ob die beobachteten Daten eine mögliche Lösung für zugrundegelegten Bewegungsgleichungen darstellen können. Wenn das nicht der Fall ist, muss man eine Erklärung finden. Dazu hat Peter(TOO) ja schon einiges geschrieben.
Wenn in der Wissenschaft eine Beobachtung der etablierten Theorie widerspricht, läuft die Fehlersuche ungefähr nach folgendem Schema ab:
→ Es wird alles nochmal überprüft und die Messung mit den gleichen Parametern wiederholt. Wenn sich dadurch an der Beobachtung nichts ändert, dann …
→ Es wird das gleiche Phänomen mit einem anderen Versuchsaufbau untersucht. Stellt sich auch hier die gleiche Beobachtung wie zuvor ein, so wurde sie nicht durch die Versuchsanordnung verursacht. Es ist also kein Artefakt. Dann …
→ Man modifiziert die Beobachtungsdaten so, dass sie mit der Theorie übereinstimmen. Dann macht man sich Gedanken darüber, was denn die Ursache für die notwendigen Modifikationen sein könnte. Zunächst postuliert man vielleicht nur den zusätzlichen Effekt. Dann macht man sich aber sofort auf die Suche danach. Wenn man ihn nachweisen kann, kriegt man den Nobelpreis. Wenn man jedoch zeigen kann, dass es diesen Effekt nicht gibt bzw. dass er mit anderen Beobachtungen im Widerspruch steht, dann …
→ Man muss eine neue Theorie aufstellen, die alle bisherigen Beobachtungen PLUS die neue Beobachtung beschreiben kann. Das ist schwierig.
Was die Dunkle Materie anbetrifft, so sind wir gerade bei Punkt 3 angelangt. Es besteht berechtigte Hoffnung, dass unsere gegenwärtige Theorie nicht falsch ist und dass es sich „nur“ um eine Materieform handelt, die wir bisher übersehen haben. (So schrecklich exotisch sind die Kandidaten für dunkle Materie ja gar nicht). Wir sind aber noch nicht so weit, dass wir unsere Theorie über Bord werfen wollen, weil wir uns die Beobachtungen nicht mehr erklären können.
Michael
Hallo Peter,
Mit einem zentralen schwarzen Loch bekommt man die Rechnung
nicht zum stimmen. Die Rechnung stimmt, wenn sich die grösste
Masse im mittleren Ring befindet.
Hier fehlt mir eben einiges an Wissen. Warum ist das so? Warum kann die Kraft, die aus einem Schwarzen Loch aus dem Zentrum heraus entsteht, prinzipiell nicht für die beobachtete Bindung der Galaxie zuständig sein?
Dank und Grüße,
Chrizz
Hallo,
Warum kann die Kraft, die aus einem Schwarzen Loch aus dem Zentrum
heraus entsteht, prinzipiell nicht für die beobachtete Bindung
der Galaxie zuständig sein?
Weil die Gravitationskraft des Schwarzen Lochs mit zunehmendem Abstand quadratisch abnimmt, d.h. sie wird sehr schnell schwächer. Dadurch erfahren Sterne, die weit entfernt vom Zentrum der Galaxie sind, nur noch eine sehr schwache Anziehungskraft aus dem Zentrums und dürften deshalb nur sehr langsam um dieses kreisen, wenn sie nicht aus der Galaxie fliegen wollen. Sie bewegen sich aber eben schneller, mit anderen Worten: Die Gravitation der sichtbaren Materie reicht nicht aus, um das beobachtete Verhalten zu erklären.
vg,
d.