Wie "durchsichtig" ist Dunkle Materie?

[Prana]

Wenn die Dunkle Materie mehr als 90% der gesamten Materie im Universum sein soll, so ist mir völlig unklar dass sie trotz der enormen Masse quasi körperlos sein soll. Könnte man sonst bis in die größte Entfernungen schauen?

Wie ist dies einem Laien zu erklären??

mfG Prana

[Sky Darmos]

Wenn die Dunkle Materie mehr als 90% der gesamten Materie im Universum sein soll, so ist mir völlig unklar dass sie trotz der enormen Masse quasi körperlos sein soll. Könnte man sonst bis in die größte Entfernungen schauen?

Wie ist dies einem Laien zu erklären??

mfG Prana

Es fragt sich natürlich was die Dunkle Materie ist. Da gibt es zunächst folgende Möglichkeiten:
1) Es gibt bisher noch unbekannte Elementarteilchen die äußerst schwach Wechselwirken, so dass wir sie bisher nicht nachweisen konnten. Lange zeit wusste man nicht ob die Drei Neutrinos (das Elektron-Neutrino, das Myon-Neutrino und das Tau-Neutrino) Masselos sind oder ob sie doch eine winzige Masse haben. Neutrinos sind Teilchen die fast nie eine Wechselwirkung eingehen. Sie fliegen durch die Erde als wäre sie nur ein Nebel. Sie nachzuweisen ist sehr schwierig und es gelang auch erst 1956 (das Teilchen wurde schon um 1930 vorhergesagt). Seit relativ kurzer Zeit kennt man aber die Masse der 3 Neutrinos und sie reicht nicht aus um die Dunkle Materie auch nur ansatzweise zu erklären. Wären Neutrinos aber die Erklärung, wäre auch klar dass sie uns nicht die sicht versperren, denn man sieht sie ja nicht, oder zumindest nur mit großer Mühe. Es könnte noch unbekannte Teilchen geben die auch kaum wechselwirken.
2) Ein gewisser Ansatz zu einer Quantentheorien der Gravitation sagt die Existenz eines Schattenuniversums vorher. Dieses teilt mit uns zwar dieselbe Raumzeit, kann aber nur über die Gravitation mit unserem Universum wechselwirken. Das ist keineswegs absurd, denn Neutrinos lassen sich ja auch kaum auf wechselwirkungen ein. So ein Schattenuniversum wäre also ebenfalls unsichtbar. Die Theorie heißt übrigens heterotische Superstringtheorie. Edward Witten entdeckte 1995 dass die 5 Superstringtheorien alle verschiedene Teile einer höheren Theorien sind, der M-Theorie. Wenn du nichts über Stringtheorien weisst dann ließ dir doch einfach mal meinen Text im Bereich "Blick in die Zukunft allgemein - Nun aber los" durch.
3) Man könnte sich vorstellen dass das Universum in einen Höherdimensionalen Raum zusammen mit anderen Universen eingebettet ist und nur Gravitonen (die überträger der Gravitation) sich zwischen den Universen hin und her bewegen können. Das würde erklären warum die Gravitation so schwach ist (is ja klar wenn sich so viele Gravitonen in den Hyperraum davon machen). Ich halte eigentlich nichts von solchen Theorien da ich aus guten Gründen nicht an die Existenz einer Hyperraumzeit glaube.
4) Die Dunkle Materie besteht hauptsächlich aus Schwarzen Löchern. So viele Schwarze Löcher könnte es aber nur geben, wenn sie nicht nur durch den Kollaps von Sternen entstanden sind sondern auch durch besonders Chaotische Bedingungen beim Urknall. Es spricht jedoch nichts dafür dass beim Urknall solche bedingungen geherrscht haben.

Der neuste Bericht hier bei astronews lässt einige Dieser Erklärungen euserst unwahrscheinlich erscheinen. Theorie (1) kann keine ganze Galaxien aus Dunkler Materie erklären, da die schwach wechselwirkenden Teilchen gleichmäsig verteilt sind. Auch (4) könnte Dunkle Galaxien nicht erklären, da es keinen Grund gibt anzunehmen dass die Schwarzen Löcher ganz alleine versammeln, ohne Sterne. Das wäre absurd. Im allgemeinen Bleiben da noch die Möglichkeiten 2 und 3! 2 erscheint mir nicht akzeptabel.

Kurzum: Wir haben keine Ahnung warum es diese Dunkle Galaxien gibt!!
Die sache ist also sehr interessant

Gruß, Sky.

[the_dude]

Hallo,
ich klink mich einfach mal ein und sage danke für deine Erklärung. Ich habe hier nämlich ein Buch welches sich genau mit M Theroin beschäftigt. ICh hoffe es sit nicht allzu mathematisch. ;o)

Stefan

[Sky Darmos]

Hallo,
ich klink mich einfach mal ein und sage danke für deine Erklärung. Ich habe hier nämlich ein Buch welches sich genau mit M Theroin beschäftigt. ICh hoffe es sit nicht allzu mathematisch. ;o)

Stefan

Wie heißt es denn? Also ich hab zu dem Thema "Das elegante Universum", "Superstrings - Kosmische Fäden", "Superstrings - eine allumfassende Theorie in der Diskussion". Nur am Rande mit Stringtheorien damit besschäftigen sich "Auf der Suche nach der Weltformel" und "Im Hyperraum". "Das elegante Universum" ist übrigens eines meiner Lieblingsbuch.
Das aktuellste zu dem Thema ist übrigens "Der Stoff aus dem der Kosmos ist.
Ich wäre froh wenn diese Bucher etwas Mathematischer wären. Es könnten ja wenigstens einfachere Gleichungen erwähnt werden.

Ich will noch etwas zu der Dunkle-Materie-Galaxie sagen. Vieleicht könnte diese doch aus primordialen Schwarzen Löchern bestehen, und zwar solchen die nicht schnell genug wachsen konnten um eine Galaxie um sich zu bilden. Ich denke ja dass die supermassiven Schwarzen Löcher in den Zentren der Galaxien, primordiale Schwarze Löcher sind. Das heißt dass sie nicht durch den Kollaps eines Sterns entstanden sind, sondern direkt beim Urknall. Etwa durch starke Dichteschwankungen oder andere noch unbekannte Prozesse (wobei ich persönlich einen anderen Prozess im Sinn habe).
Diese Primordialen SL´s die nicht schnell genug waren um eine richtige Galaxie um sich zu bilden, hätten dann nur sehr wenig Gas um sich sammeln können. So wenig dass die Gravitation dieses Gases nicht ausreicht um es für eine Sternentstehung ausreichend zu verdichten. Die SL´s wären in der Dunkle-Materie-Galaxie in einer flachen Scheibe verteilt. Wie bei einer gewöhnlichen Galaxie nur dass es dazwischen keine Sterne gibt, weil das Wasserstoff und Helium-Gas nicht dicht genug ist. Ich betone aber dass es sich bei den Schwarzen Löchern aus denen diese Galaxie besteht unbedingt um solche handeln müsste die sich beim Urknall bildeten. Wären es normale Schwarze Löcher die aus dem Kollaps von Sternen entstehen, dann müsste es in der Dunkle Materie Galaxie auch noch ein paar Sterne geben.

Das ist jedenfalls meine Theorie dazu. Wenn noch jemand eine Theorie zu dieser seltsamen Galaxie hat, bin ich sehr daran interessiert. Die Stringtheorien die ein Schattenuniversum vorhersagt ist jedoch nur ein Teil der M-Theorie und ob sie in unserem Universum eine gute Näherung der M-Theorie ist, weiss man noch nicht, denn das hängt ja von der genauen Form der Extradimensionen ab, die die Eigenschaften der Elementarteilchen und die Naturkonstanten bestimmen. Man hat dazu schon Computersimulationen durchgeführt, aber die M-Theorie ist einfach noch nicht so weit. Außerdem hab ich von einem M-Theoretiker gehört dass es noch eine übergeordnete Theorie geben könnte. Zudem habe ich eine Theorie entwickelt die die Quantentheorie modifiziert. Die Quantengravitation ist also meiner Ansicht nach eine Theorie die die allgemeine Relativitätstheorie, eine veränderte Quantentheorie und die 5 Stringtheorien, sowie das Branen-Konzept als Näherungen enthält. Die Supergravitationstheorien die in den 80er Jahren entwickelt wurden sind übrigens Punktteilchen-Näherungen der verschiedenen Superstringtheorien.

Viele Grüße,
Sky.

[Bynaus]

Zur Galaxie aus dunkler Materie:

Theorie (1) kann keine ganze Galaxien aus Dunkler Materie erklären, da die schwach wechselwirkenden Teilchen gleichmäsig verteilt sind.

Dem stimme ich nicht zu. Es ist ja überhaupt nicht gesagt, dass diese WIMPs gleichmässig verteilt sein müssen. Wir wissen sehr wenig über das Wesen solcher hypothetischer Teilchen. Sie könnten ja zB "untereinander" sehr wohl interagieren, bloss nicht mit dem, was wir "normale Materie" nennen.

Neutrinos, klar, die sind "gleichmässig verteilt" - aber da die Neutrinos alleine die dunkle Materie nicht erklären können, muss es da noch etwas anderes geben. Und da kann man nicht einfach davon ausgehen, dass dieses "andere" gleichmässig verteilt ist.

[Sky Darmos]

Alles was in der Teilchenphysik fehlt sind ja die Superpartner-Teilchen und möglicherweise Monopole und Higgs-Bosonen. Aber diese haben sehr große Massen. Und dürften doch eigentlich nicht sehr zahlreich sein. Es gibt ja eigentlich nur sehr wenige stabiele Teilchen. Warum sollten die supersymmetrischen Teilchen mit ihren großen Massen stabil sein? Schwere Teilchen sind ja für gewöhnlich euserst unstabil. Ich hab auch schon von der Vermutung gehört dass es sich bei der dunklen Materie um Axionen (leichte schwach wechselwirkende Teilchen) handeln könnte, aber wo passen die den in den Teilchenzoo rein? Wenn es keine Supersymmetrischen Telchen und auch keine schweren Monopole oder Higgs-Bosonen sind was dann?

Die M-Theorie sagt noch Teilchen mit ungewöhnlichen Ladungen vorher (wie etwa 8/13), aber diese entsprechen Superstrings die sich mehrmals um die Extradimensionen gewickelt haben und können nur in den aller ersten Sekundenbruchteilen des Urknalls existiert haben. In einem Teilchenbeschleuniger werden diese sich niemals erzeugen lassen. Und vom Urknall können sie auch nicht übriggeblieben sein da sie sich mit ihren Partnern die entgegengesetzt um die Extradimensionen gewickelt sind gegenseitig vernichten (negative Windungszahl)
Was sind diese Axionen? Sind sie fundamental? Wenn ja gehören sie zu den Leptonen oder zu den Quarks? Axionen würden die Elementarteilchen-Physik doch ziemlich durcheinander bringen, oder?
Können Teilchen die so selten sind, wirklich den Hauptanteil der Materie im Universum ausmachen?

Viele Grüße,
Sky.

PS: Heute kommt um 15.30 Uhr auf 3Sat etwas über Dunkle Materie!

[Sky Darmos]

Hallo,

Zur unterstüzung meiner Theorie dass ein erheblicher Bruchteil der Dunklen Materie aus Schwarzen Löchern besteht, will ich darauf verweisen dass ich nicht der Einzige bin der dieser Meinung ist. David B. Cline, Christian Matthey und Stanislaw Otwinowski von der university of california in Los Angeles vermuten ebenfalls dass primordiale Schwarze Löcher hinter einigen der Gamma-Ray-bursts stecken, und dass diese einen erheblichen Bruchteil der Dunklen Materie ausmachen. Nach ihrer Ansicht stecken hinter den kurzen Ausbrüchen (unter 100 Millisekunden), von denen 40 entdeckt wurden primordiale Schwarze Löcher. Cline und seine Kollegen nehmen an dass es viele Millionen von ihnen pro Kubiklichtjahr geben könnte.
Ein solches Schwarzes Loch das seit dem Urknall kaum Materie aufgenommen hat, würde heute verdampfen wenn es anfangs etwa 5*10^14 Gramm Masse hatte.

SKY

PS: Wichtige Gleichungen zur Hawkingverdampfung findet ihr hier: http://library.thinkquest.org/C00757...e/formulas.htm

[the_dude]

Das Buch heißt Der Stoff aus dem der Kosmos ist. Mathematisch gesehen bin ich eine Niete - zumindest vermute ich das. Aber ich habe ein enormes Vorstellungsvermögen. Deshalb traue mich an den Kram überhaupt ran. Angefangen habe ich mit Einsteins Schleier. Weitergemacht hätte ich gerne mit Der Glanz von Kopenhagen. Aber das Buch ist leider ergriffen.

[Sky Darmos]

Das Buch heißt Der Stoff aus dem der Kosmos ist. Mathematisch gesehen bin ich eine Niete - zumindest vermute ich das. Aber ich habe ein enormes Vorstellungsvermögen. Deshalb traue mich an den Kram überhaupt ran. Angefangen habe ich mit Einsteins Schleier. Weitergemacht hätte ich gerne mit Der Glanz von Kopenhagen. Aber das Buch ist leider ergriffen.

Du scheinst dich ja sehr für die Interpretation der Quantenmechanik zu Interessieren. Ein Problem das oft unterschätzt wird. Zu diesem Thema kann ich "Quantenmechanik: Illusion oder Realität" sehr empfehlen. Zur Quantenmechanik allgemein ist "Auf der Suche nach Schrödingers Katze" von John Gribbin eines der besten Bücher für Laien.
Wie alt bist du eigentlich und was machst du?

SKY

PS: Wenn du sonst alles ganz gut kapierst, glaub ich nicht dass du wirklich eine Schwäche in Mathe hast. Muss man ja alles erst lernen.

[skydiver]

Wenn ich mir die Antworten auf die Frage, was denn die dunkle Materie sei, so durchlese (hier im Forum und auch in diversen Büchern), so drängt sich mir der Verdacht auf, dass bisher niemand in der Wissenschaft vernünftig erklären kann, was dunkle Materie ist.
Vielleicht hilft uns da ein anderer Ansatz wesentlich weiter, nämlich der, zu sagen, was dunkle Materie allen Anschein nach nicht sein dürft: Materie im herkömmlichen und im weiteren Sinne..
Das Einzige, was wir definitiv beobachten und messen können, ist die Gravitation, welche die Galaxien zusammenhält und ohne die es offensichtlich
nicht geht. Früher war nur die Wechselwirkung zwischen Materie und Gravitation bekannt (siehe Newtonsche Gesetze). Inzwischen arbeitet sich die Physik durch die einzelnen Wechselwirkungen durch, hat es aber noch nicht geschafft, die Gravitation wirklich verstehen/beeinflussen zu können. Da wir an Statt der dunklen Materie bisher nur die Gravitation messen konnten, wäre es denkbar, dass diese Gravitation auch die Eigenschaft von etwas ganz anderem ist und dieses ganz Andere sich unserer momentanen Beobachtung entzieht.
Es gibt mehrere Denkansätze, wobei ich vermute, dass alle eigentlich das selbe meinen. Ich persönlich tendiere zu Ansatz (1):

Ansatz (1)
Es handelt sich um hochfrequente Felder, deren Frequenz jenseits des derzeit messbaren liegt, so dass wir sie nicht wahrnehmen können. Rupert Sheldrake hat diese Felder als morphogenetische Felder für die Formgebung von biologischen Lebewesen beschrieben. Die gleiche Formgebung könnte es auch für Galaxien und das ganze Universum geben, und wir messen das dann als Gravitation, sehen aber das Feld dahinter nicht, sondern nur die Auswirkungen auf sichtbare Materie und Teilchen (Lichtablenkung bei sonnennahen Lichtstrahlen durch Gravitation).

Ansatz (2)
Mehrdimenisionales Universum, welches mit unserem sichtbaren Universum verflochten/überlagert ist. Hier wird Ansatz (1) mehr wissenschaftlich beschrieben (Superstringtheorie) oder die Feldgleichungen von Stephen Hawking.

Ansatz (3)
Religiöser Ansatz, der diese Felder / Universen oder wie immer sich das nennt, mit Gott, dem Schöpfer oder dem Ursprung allen Seins gleichsetzt.
Dieser Gedanke erklärt die Materie als Schöpfung des Geistes und den Menschen als duales Wesen, das aus Geist und Materie besteht.

Das war´s kurz zusammengefaßt

Skydiver