Was haben der Planet Neptun, der (nicht existierende) Planet Vulkan und dunkle Materie gemeinsam? Eigentlich nichts – aber die Geschichtem, die hinter der Entdeckung und der Suche nach den Planeten bzw. der dunklen Materie stehen, sind ziemlich interessant. Und sie erklären, wie die Wissenschaft reagiert, wenn eine Theorie nicht mehr so funktioniert, wie sie eigentlich sollte.
Die Sternstunde der Himmelsmechanik
Urbain Jean Joseph Le Verrier war einer der größten Astronomen des 19. Jahrhunderts. Er war Theoretiker und beschäftigte sich ausführlich mit der Bewegung der Himmelskörper und der Berechnung ihrer Positionen. Probleme hatte er dabei mit Uranus. Die berechnete Werte wichen immer von den beobachteten Positionen des Planeten am Himmel ab. Das lag nicht an ungenauen Beobachtungen oder an fehlerhaften Rechnungen – die Diskrepanz zwischen Theorie und Beobachtung ließ sich nicht eliminieren.
Wenn eine Theorie nicht mit Beobachtungen übereinstimmt, gibt es prinzipiell zwei Möglichkeiten: 1) die Theorie ist nicht richtig und muss modifiziert oder ganz verworfen werden. 2) Es sind nicht alle Parameter bekannt – nicht berücksichtigte Einflüsse sind der Grund für die Diskrepanz.
Le Verrier war völlig von der Richtigkeit der Newtonschen Gravitationstheorie überzeugt. Er fand sie überall im Sonnensystem bestätigt und die Theorie zu verwerfen wäre für ihn nur der allerletzte Ausweg gewesen. Stattdessen vermutete er, dass ein bisher unbekannter Planet die Bewegung von Uranus beeinflusst. Diesen gravitativen Einfluss hatte man bisher nicht berücksichtigt und deswegen stimmten Beobachtung und Theorie nicht überein.
Le Verrier begann nun, aus den Abweichungen des Uranus von der vorhergesagten Position, die Parameter des noch unbekannten Planeten zu berechnen. Dabei konkurrierte er mit dem Engländer John Couch Adams, der ebenfalls solche Berechnungen anstellte. Die ewige Rivalität zwischen Frankreich und Großbritannien setzte sich auch hier fort: die Suche nach dem unbekannten Planeten war eine Sache von nationaler Wichtigkeit; die Zeitungen berichteten ständig über die jeweiligen Fortschritte. Le Verrier und Adams und ihre Suche nach dem neuen Planeten waren damals allen gebildeten Leuten bekannt (heute sind ihre Namen außerhalb der astronomischen Kreise eher in Vergessenheit geraten).
Schließlich übermittelte Le Verrier 1846 seine Ergebnisse an deutschen Beobachter Johann Gottfried Galle in Berlin und bat ihn, an der von ihm berechneten Stelle am Himmel nachzusehen. Und tatsächlich fand sich dort ein unbekannter Planet – der Neptun! Natürlich war hier auch ein wenig Glück im Spiel. Heute wissen wir, dass sowohl Le Verrier als auch Adams etwas ungenaue Annahmen über den unbekannten Planeten getroffen haben. Sie hätten Neptun sicher auch so gefunden – dass aber Galle den Himmelskörper tatsächlich genau dort fand, wo Le Verrier ihn vorhergesagt hatte, ist auf eine große Portion Glück zurückzuführen.
Noch ein neuer Planet?
Bei Neptun hatte Le Verrier recht. Nicht Newtons Gravitationstheorie war falsch – es waren einfach noch nicht alle Einflüsse bekannt. Mit der Entdeckung des Neptun demonstrierte Le Verrier eindrucksvoll, wie mächtig die Theorie tatsächlich war: vom Schreibtisch aus, nur mit Bleistift und Papier, fand er einen neuen Planeten.
Darum war Le Verrier auch sehr optimistisch, als er sich einem neuen Problemfall zuwandte. Denn auch der sonnennächste Planet Merkur hielt sich nicht an die Vorhersagen der Theoretiker. Die berechnete Bewegung stimmte nicht mit der beobachteten überein. Wieder stand man vor der Wahl, entweder die Theorie zu verwerfen oder nach bisher unbekannten Einflüssen zu suchen. Und wieder entschied sich Le Verrier für Newtons Gravitationstheorie. Basierend auf seinem Erfolg mit Neptun, vermutete er auch hier einen unbekannten Planeten, der die Bahn des Merkur beeinflusste. Diese Planet sollte noch näher an der Sonne liegen und bekam den Namen „Vulkan„.
Le Verrier war ein berühmter und geachteter Astronom und hatte seine Fähigkeiten durch die Erklärung der Bahnabweichungen des Uranus eindrucksvoll unter Beweis gestellt. Deswegen ist es auch nicht verwunderlich, dass sich seine Vulkan-Hypothese schnell in der wissenschaftlichen Welt verbreitet hatte. Leider schaffte es aber niemand, diesen Planeten auch wirklich zu beohachten. Zuerst vermutete man, dass es an den schwierigen Beobachtungsbedingungen lag: so ein sonnennaher Planet ist enorm schwer zu entdecken. Man nutze Finsternisse, um die Umgebung der Sonne zu untersuchen; man probierte, einen Transit des Vulkan vor der Sonnenscheibe zu beobachten – alles ohne Erfolg. Sichtungen des Planten (siehe das Bild oben rechts, das eine „Beobachtung“ des Vulkan während der Sonnenfinsternis 1871 von James Watson zeigt) stellten sich als Fehler in der Optik heraus oder konnten nicht reproduziert werden – trotz aller Bemühungen blieb der Vulkan unentdeckt (Wer mehr über die Suche nach dem Vulkan erfahren will, dem kann ich das hervorragende Buch „In Search of Planet Vulcan: The Ghost in Newton’s Clockwork Universe“ empfehlen).
Gelöst werden konnte dieses Rätsel erst 1915, als Albert Einstein seine allgemeine Relativitätstheorie veröffentlichte. Diesmal hatte sich Le Verrier falsch entschieden: Newtons Gravitationstheorie war tatsächlich nicht in der Lage gewesen, die Bewegung des Merkur ausreichend gut zu erklären. Kein unbekannter Einfluss war für die Diskrepanz zwischen Beobachtung und Theorie verantwortlich sondern es war nötig gewesen, eine neue, verbesserte Theorie zu finden. Dies hat Einstein mit seiner Relativitätstheorie getan und mit ihr ließ sich auch die Bewegung des Merkur zufriedenstellend beschreiben – ganz ohne den Einfluß eines hypothetischen Vulkan.
Aber auch später noch wurde die Astronomie vor die Wahl gestellt, eine Theorie zu verwerfen oder nach unbekannten Einflüssen zu suchen. Wieder lag das Problem bei der Bewegung von Himmelskörper.
Dunkle Materie
1933 untersuchte der Schweizer Astronom Fritz Zwicky die Bewegung von Galaxien im Coma-Haufen (rechts). Er fand, dass diese Ansammlung von etwa 1000 Galaxien eigentlich gar nicht existieren dürfte. Die einzelnen Galaxien bewegten sich viel zu schnell, um in einem Haufen organisiert zu bleiben. Die gravitativen Kräften der Gesamtmasse des Haufens ist zu gering, um die Galaxien daran zu hindern, einfach „wegzufliegen“. Dort muss sich entweder mehr Materie befinden, als man beobachten kann – dann würde deren zusätzliche gravitative Wirkung für den Zusammenhalt sorgen. Oder die Theorie ist falsch.
Zwicky postulierte damals zusätzliche, unbeobachtete Materie im Coma-Haufen. Seine Hypothese setzte sich allerdings in der wissenschaftlichen Welt nicht wirklich durch. Einige Jahrzehnte später stieß allerdings die amerikanische Astronomin Vera Rubin auf das gleiche Problem.
Sie beobachtete die Sterne in einer Galaxie. Auch hier hängt die Geschwindigkeit, mit der sich die Sterne um das Galaxienzentrum bewegen, von der in der Galaxie enthaltenen Gesamtmasse ab. Rubin fand nun, dass sich die Sterne nicht so bewegen, wie sie es laut theoretischer Vorhersage tun sollten. Wieder gab es zwei Möglichkeiten, die Diskrepanz aufzulösen: entweder es existiert mehr Masse in den Galaxien, als man sehen kann. Diese Masse würde dann mit ihrer Gravitationswirkung die beobachtete Geschwindigkeit erklären. Oder es gibt Probleme mit der Theorie.
Nun begann man das Problem ernst zu nehmen; besonders dann, als es später auch noch bei Galaxiensuperhaufen (also Anhäufungen von Galaxienhaufen) auftrat. Überall im Universum – von Sternen in Galaxien bis hin zu Galaxienhaufen – schienen sich die Himmelskörper nicht so zu bewegen, wie sie es sollten. Sie bewegten sich so, als stünden sie unter dem Einfluß einer größeren Menge von Materie, als wir beobachten können. Neben der „normalen“ Materie schien es also eine Art „dunkler Materie“ zu geben. Etwas, das zwar eine gravitative Wirkung ausübt – aber keine elektromagnetische Strahlung (also auch Licht) aussendet bzw. reflektiert.
Auch die Kosmologen stellten fest, dass ihre Theorien besser mit der Realität übereinstimmten, wenn sie davon ausgingen, dass große Mengen dieser dunklen Materie im Universum existieren.
Die dunkle Materie repräsentiert den Weg, den Le Verrier 1846 einschlug: nicht die Theorie ist falsch, sondern es existiert ein bisher unbekannter Einfluss. Damals war es Neptun, heute ist es die dunkle Materie. Aber es könnte auch genauso gut sein, dass der Unterschied zwischen Beobachtung und Theorie auf die gleiche Art gelöst wird, mit der Einstein 1915 das Problem der Merkurbewegung löst: mit einer neuen Theorie.
MOND?
Auch das wurde versucht. 1983 schlug der israelische Physiker Mordehai Milgrom die MOND-Hypothese vor. MOND steht hier für „Modifizierte Newtonsche Dynamik“ und postuliert eine Änderung des newtonschen Bewegungsgesetzes. Newton sagte, dass eine Kraft gleich dem Produkt von Masse mal Beschleunigung ist. Normalerweise ist das auch richtig, meinte Milgrom. Geht es allerdings um sehr kleine Beschleunigungen – wie eben bei der problematischen Bewegung der Sterne und Galaxien – dann könnte die Formel anders sein. Seine modifizierte Version des newtonschen Bewegungsgesetzes stimmt bei den alltäglichen Beschleunigungswerten mit der bisher bekannten Theorie überein. Bei kleinen Werten weicht sie allerdings davon ab und könnte so den Unterschied zwischen Beobachtung und Theorie erklären.
Aber was ist nun richtig? Ist die Theorie falsch, die wir zur Beschreibung der Bewegung der Himmelskörper verwenden? Sollte statt der Newtonschen Theorie bzw. statt Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie die MOND-Theorie (bzw. ihre relativistische Entsprechung, die Tensor-Vektor-Skalar-Gravitationstheorie) verwendet werden? Oder stimmt die Theorie und die Unterschiede werden durch den Einfluss der noch nicht direkt beobachteten dunklen Materie erzeugt?
Hinweise
Zur Zeit stehen die Karten für die MOND-Theorie eher schlecht. Mittlerweile häufen sich die Anzeichen, dass tatsächlich dunkle Materie für die Abweichungen bei den Beobachtungsdaten verantwortlich ist.
Spätestens seit 2006 der Bullet-Cluster beobachtet wurde, hat die MOND-Theorie mit großen Schwierigkeiten zu kämpfen. In diesem Galaxienhaufen beobachtete man die Verteilung der einzelnen Galaxien. Man konnte aber auch das Gravitationspotential des Haufens bestimmen (durch Ausnutzung des Gravitationslinseneffekts).
Hier sah man zum ersten Mal deutlich, dass sich auch dort Materie befinden muss, wo wir nichts sehen können! Wegen des Gravitationslinseneffekts weiß man, dass sich in bestimmten Bereichen Materie befinden muss, die eine gravitative Wirkung erzeugt (ansonsten würde man den Gravitationslinseneffekt nicht messen). In diesen Bereichen sind allerdings keine Galaxien zu sehen. Es muss sich also tatsächlich um „dunkle Materie“ handeln.
Die folgende Aufnahme zeigt die Situation noch einmal grafisch. In rot sind die Bereiche dargestellt, in denen sich sichtbare Materie befindet, blau zeigt die Regionen dunkler Materie an:
Diese Beobachtung lässt sich mit der MOND-Hypothese nicht erklären. Das muss nicht bedeuten, dass der Ansatz falsch ist. Es kann gut sein, dass sich die Bewegungsgleichung für kleine Beschleunigungen wirklich anders verhält, als wir bisher gedacht haben. Aber die Beobachtungen am Bullet-Cluster zeigen, dass auf jeden Fall dunkle Materie vorhanden sein muß. Ob zusätzlich auch noch die Theorie geändert werden muß, ist eine andere Frage.
Beweise
Die Beweislage ist mittlerweile so dicht, dass kaum noch an der Existenz dunkler Materie gezweifelt werden kann. Die Beobachtungen, die man beim Bullet-Cluster machte, konnten bei anderen Objekten bestätigt werden. Auch die Teilchenphysiker haben mittlerweile gute Ideen entwickelt, um was sich bei der dunklen Materie handeln könnte (Ich habe darüber einen eigenen Artikel geschrieben).
Dunkle Materie ist also nichts, das sich Astronomen einfach so aus den Fingern gesaugt haben. Ihre Existenz kann mittlerweile fast schon als belegt angsehen werden. Wir haben sie zwar noch nicht direkt beobachtet (wie denn auch 😉 ). Aber „sehen“ (bzw. eine Detektion im elektromagnetischen Spektrum) ist ja bei weitem nicht die einzige Möglichkeit, auf die Existenz von Dingen zu schließen. Dunkle Materie wechselwirkt gravitativ – und diese Wirkung wurde gemessen!
Satelliten, Teleskope und Teilchenbeschleuniger sind gleichermaßen daran beteiligt, auch die letzten Geheimnisse der dunklen Materie zu lösen. Jetzt, am Ende des Jahres, wird ja überall wieder fleißig prophezeit und prognostiziert. Wenn ich auch eine Vorhersage abgeben müsste, dann diese: Innerhalb der nächsten 10 Jahre werden wir die dunkle Materie endgültig dingfest gemacht haben. Wir werden dann wissen, aus was sie besteht und ihre Eigenschaften genau kennen.
Und wenn nicht? Nun – es würde mich sehr überraschen, wenn sich die dunkle Materie doch noch als Sackgasse herausstellen würde. Aber falls doch, dann wird die neue Theorie, die an die Stelle der dunklen Materie rückt mindestens genauso faszinierend sein – wenn nicht gar noch mehr!
Ähnliche Artikel: Neues aus der Forschung: dunkle Materie entdeckt?, Wissenschaft am LHC: Die Suche nach dunkler Materie, Kollidierende Galaxienhaufen und Dunkle Materie, Die dunkelste Galaxie, Hinter die Grenze des beobachtbaren Universums
Also: Dunkle Materie erkennen wir daran, dass wir eine gravitative Auswirkung messen, ohne die dazugehörige Materie sehen zu können.
Soweit habe ich das begriffen.
was aber, wenn die dunkle materie nur so eine art mini-schwarzes-loch ist. Schwarze löcher machen doch auch gravitation. jetzt wär natürlich die preisfrage, ob ein schwarzes loch denn unter „materie“ einzuordnen ist.
@Andylee: Naja, Mini-Schwarze-Löcher sind, wie der Name schon sagt, „mini“. Sehr mini. Wirklich sehr, sehr mini. Enorm viel kleiner als ein Elektron. Und extrem instabil wegen der Hawking-Strahlung. Die sind so schnell wieder zerstrahlt, dass sie kaum richtig da sind 😉 Dunkle Materie muss aber was stabiles sein – sonst wäre sie ja nicht da. Ein heißer Kandidat wäre ein supersymmetrisches Teilchen; z.B. ein Neutralino. Allerdings hat man noch nicht rausgefunden, ob die Theorie der Supersymmetrie überhaupt richtig ist. Dazu braucht es Experimente an Teilchenbeschleunigern. Das rauszufinden, ist eine der Hauptaufgaben des LHC. Mit etwas Glück wissen wir also schon in ein paar Jahren Bescheid.
@Florian, mal ne dumme Frage: Wieso kann man ausschließen, dass es sich bei dunkler Materie nicht einfach um bekannte Materie handelt (Wasserstoff, Helium). Wenn das nicht gerade als Sonne herumleuchtet oder von hinten angestrahlt ist, müsste es sich doch auch ziemlich ‚dunkel‘ verhalten?
aha, ok, dann eben nicht 😀
@Ronny: Den einen Teil der Lösung hast Du bereits verraten. Wenn es nicht von hinten angestrahlt ist
Wasserstoff und co kann man sehen, wenn es angestrahlt wird. Nun sieht man, dass da Materie in einem dichten Sternenhaufen sein muss und wäre es Wasserstoff und co, dann müsste diese aufleuchten wie ein Christbaum. Tut sie aber nicht. Also kann es keine „normale“ Materie sein. Außerdem neigt „normale“ Materie dazu, Klumpen zu bilden. Sich chemisch zu verbinden. „Normale“ Materie ist nie wirklich gleichförmig. Die dunkle Materie scheint aber erstaunlich gleichförmig zu sein.
Daher wissen wir: Die „dunkle Materie“ reagiert ganz anders als „normale Materie“ nicht auf elektromagnetische Strahlung oder allgemein auf elektromagnetische Kräfte, sie geht z.B. keine chemischen Bindungen ein. Im Grund aber beruht alles, was wir sehen, fühlen, spüren, riechen können auf Elektromagnetismus. Selbst die zärtliche Berührung des/der Geliebten.
Genau deswegen ist die dunkle Materie ja für uns unsichtbar. Sie scheint nur über Gravitation zu wechselwirken. Und Gravitation können wir nicht wirklich sehen. Ja sogar nicht wirklich spüren. Außer wenn wir fallen. Aber auch da spüren wir nur die Wirkung aber nicht wirklich die Kraft. Die ist im Vergleich zum Elektromagnetismus einfach viel zu schwach.
@Ludmilla
Yo, hast recht, Eisenklumpen würden z.B: zwar nicht leuchten, aber erstens woher kommt das Zeugs und zweitens warum ist es nicht schon ein Planet 🙂
Vielleicht ist es ja ein schwarzes Loch auf einer Parallelbrane, dass diese gravitativen Einflüsse ausmacht (Sorry, hab gerade ein Buch von Lisa Randall durch).
Dass Elektromagnetismus sehr wichtig ist belege ich immer mit dem Hinweis, dass wir nicht auf unserem Hintern sitzen, sondern auf der elektromagnetischen Abstoßung der Außenelektronen desselben.
@Florian
Das mit dem ‚berechneten‘ Planeten hat mich schon in meiner Jugend fasziniert. Genauso wie die von Dirac postulierten Positronen (nur weil die dumme Gleichung auch ein positives Ergebnis hatte).
@Ronny: „Eisenklumpen würden z.B: zwar nicht leuchten,“
Naja – auch Eisen wird warm, wenn man es anstrahlt. Und die Wärme wird wieder abgegeben. Und das würde man sehen. Ludmila hat es ja schon gesagt: diese dunkle Materie scheint völlig anders zu funktionieren als die normale. Der dunklen Materie ist es anscheinend völlig egal, wenn man sie elektromagnetisch bestrahlt – das kratzt die überhaupt nicht – ganz im Gegensatz zur normalen Materie.
Einmal mehr ein wundervoller Beitrag! Eine kleine – möglicherweise interessante – Anmerkung (ich musste unweigerlich daran denken): du schreibst „Schließlich übermittelte Le Verrier 1846 seine Ergebnisse an deutschen Beobachter Johann Gottfried Galle in Berlin und bat ihn, an der von ihm berechneten Stelle am Himmel nachzusehen. Und tatsächlich fand sich dort ein unbekannter Planet – der Neptun! Natürlich war hier auch ein wenig Glück im Spiel.“
Mir geht es um das erwähnte „Glück“ – bzw. eher um das „Pech“ eines anderen: Galilei. Galilei hat im Januar 1613 höchstwahrscheinlich Neptun „entdeckt“. Seine Aufzeichnungen lassen darauf schließen, dass er bei seinen Studien der Bewegungen der Jupitermonde auf Neptun gestoßen ist – ihn aber nicht als Planet einstufte, sondern als Fixstern. Tja, so dauerte es hal noch ein paar Jährchen…
@Thomas: Auch John Flamsteed hatte dieses Pech 1690. Damals hätte er Uranus „entdeckt“ – ihn aber ebenfalls für einen Stern gehalten…
Stimmt. Da zeigt sich eben, dass es nicht schlecht ist, zumindest im Groben eine Ahnung zu haben bzw. zu antizipieren, was einem bei Untersuchungen/Experimenten „begegnen“ kann…
Du irrst dich gewltig, und du weist es,willst du uns verarschen?
@florian: vorneweg: deine beiträge find ich wirklich aussagekräftig und es macht spaß sie zu lesen.
zu dem beitrag habe ich 3 fragen:
1. kann man auf der abbildung beim abschnitt „hinweise“ den gravitationslinseneffekt sehen oder ist er durch die graphische nachbearbeitung schwer zu erkennen? wenn er erkennbar ist, woran kann ich den effekt erkennen?
2. warum sehen beim einstein-kreuz die linseneffekte so verschoben aus, obwohl der quasar direkt dahinter steht?
3. die (anspielung in der) frage könnte dich evtl. ein wenig innerlich brodeln lassen, aber ich hab noch keine solch direkte frage hier gelesen: warum wird der elektromagnetismus in der kosmologie nicht erwähnt, obwohl ich im studium gelernt habe, dass 99% der sichtbaren materie in einem plasmazustand vorliegen?
nicht zum beitrag passende frage zur beschleunigten expansion: sehe ich das richtig, dass es hauptsächlich auf die doppler-interpretation zurück geht, also spielen keine anderen effekte eine rolle, wie inelastische stöße der photonen auf ihren langen weg zu uns? wenn diese verluste zu vernachlässigen sind, würde ich gerne noch wissen welche rotverschiebung allein durch energieverlust der photonen zustandekommen würde.
würde mich über eine antwort freuen, auch die verlinkungen auf artikel, die die frage schon beantwortet haben, wären hilfreich. und nicht böse sein, wenn ich diese fragen stelle 😉
@aurelia
Ich antworte mal stellvertretend…
1.) Auf dem Bullet-Cluster Bild fällt das Lensing für’s bloße Auge kaum auf, aber der Kollege auf den amerikanischen Scienceblogs hat ein paar schöne Abbildungen, die zeigen, wie sich der Effekt bemerkbar macht. Es braucht rechnerische Analysen, um die Konturlinien genau zu bestimmen.
2. Eine perfekte Ausrichtung von einem Quasar und einer Vordergrundgalaxie gibt es praktisch nie. Außerdem ist die Galaxie im Vordergrund nicht immer perfekt kugelsymmetrisch (Spiralgalaxien schon gar nicht), hat Begleiter, es gibt weitere Galaxien vor und hinter der linsenden Galaxie etc. Einen perfekten Einstein-Ring hat noch keiner gefunden. Es entstehen immer irgendwie verschrobene mehrfache Abbildungen.
3. Na ja, die 99% Plasma nennt man auch „Fixsterne“… die Sonne besteht z.B. auch aus Plasma. Alles Gas, das über ca. 3000 Grad heiß ist, ist Plasma. Dazu kommt noch das Gas in Sternentstehungsgebieten, das vom UV-Licht ionisiert wird (HII-Regionen). Was vermisst Du jetzt speziell in der Kosmologie?
4. Die Wellenlänge von sichtbarem Licht ist viel zu groß, als das Effekte wie Compton-Streuung eine Rolle spielen können. Tatsächlich spielt nur die kosmologische Dopplerverschiebung eine Rolle. Man kann aber auch an der Zeitdilatation von Ereignissen wie Supernovae oder Gamma-Bursts den kosmologischen Dopplereffekt beobachten, denn nicht nur die Lichtwellenlängen werden größer, sondern alle zeitlichen Vorgänge werden um den Rotverschiebungsfaktor verlangsamt. Je weiter weg diese Ereignisse stattfinden, desto länger dauern sie.
Die beschleunigte Expansion hat man gerade an Supernovae eines bestimmten Typs, der gut zu erkennen ist und sich stets gleich verhält, gemessen. Da hat man die Zeitdilatation gleich mit dabei (Anstieg und Abfall der Helligkeitskurve folgen einem bestimmten zeitlichen Profil).
Ist schon irre!
Ich stöbere nebenan bei Martin B., finde in einem Kommentar einen Hinweis auf Vulcan, und dass der Name schon für einen hypothetischen Planeten verbraucht sei.
Nie gehört, also bei Wikipedia nachgeschaut – nix.
Und wohin führt mich google?
Mit dem ersten Eintrag gleich zu diesem Post!
Wohin auch sonst… 🙂
@aldemarin:
danke für die schnelle antwort, hatte gar keine benachrichtung bekommen (wahrscheinlich den haken unten vergessen, hups 🙂 ) und heute hab ich den beitrag wieder gefunden 🙂
ich fasse mal 1. und 2. zusammen: es scheint also als ob alles was wir beobachten etwas verschleiert wird. hauptsächlich durch den schwachen linseneffekt. wäre ja auch lustig, wenn es so starke effekte wie beim einsteinkreuz sein würden, denn dann würden wir keine klaren bilder mehr von weit entfernten galaxien sehen 😀 wäre ja alles ein brei aus verzehrten abbildungen.
und dieser linseneffekt lässt sich ausschließlich auf gravitation zurückführen, weil unsere modelle eben nur diese berücksichtigen. sind die dichteunterschiede so gering, dass man von einen normalen linsen effekt absieht? also man sozusagen einfach ne brechzahl bestimmt?
wenn der linseneffekt ausschließlich auf gravitation basiert, ist dann der effekt bei röntgenstrahlung dann geringer und bei infrarotstrahlung größer? ich vergleich das grad mit kurz- und langwellen hier auf unserer erde, wo ja langwellen ohne reflektion an der atmosphäre um die erde kreisen können, anscheinend durch gravitative wirkung. anders bei kurzwellen, diese werden nicht so doll gekrümmt. kann man das vergleichen bzw. als analogon zu diesen linseneffekt nehmen (ist ja beides elektromagn. strahlung)?
nochmal anders: postuliert wurde der gravitationslinseneffekt ja wegen der sonnenfinsternis und der lichtkrümmung um die sonne. warum wurde das licht, wenn es weiter weg von der sonne ist, nicht mehr gekrümmt, obwohl die gravitation quadratisch abnimmt und nicht auf einmal null ist?
zu 3.: es sind nur sterne im plasmazustand? nicht auch die vielen nebel in und um galaxien? die vielen jets, die aus galaxiemittelpunkten kommen sind doch auch im plasmazustand oder diese akkretionsscheiben? und die nebel fluoreszieren mit emission einer recht hohen lichtintensität (sieht jedenfalls auf bildern so aus) oder soll das nur reflektiertes licht der sterne sein?
ich vermisse die starken elektromagnetischen kräfte, die mit dem plasma einhergehen irgendwie. und es wird fast nie von plasma gesprochen, man benutzt eher den begriff heiße gase, was eig das selbe ist oder? deswegen leuchten die ja auch. weiß man wie dicht gasnebel sind, wie z.b. im stephan´s quintett oder im krebsnebel? in plasma sind auch die bewegungsenergien höher als in normalen gasen (es werden ja sogar teilchenbeschleuniger gebaut die darauf basieren), weshalb wird also der plasmazustand nicht miteinbezogen in den verschiedenen beobachtungen? ist es nicht sogar möglich, dass starke synchrotrronstrahlungen aus galaxiemittelpunkten genau auf einen solchen mechanismus zurückzuführen sind? deswegen frage ich nach plasma und deren beschleunigende wirkung auf geladene teilchen wie dem elektron, dass dann eben (wenn´s relativistisch wird) synchrotronstrahlung abgibt. nur gravitation scheint mir zu einfach… vllt gehen uns dadurch erkenntnisse flöten… wie z.b. diese plasmarotverschiebung, die auch ari brynjolffson schon ermittelte (https://arxiv.org/abs/astro-ph/0401420) . ich glaube ich hab mich da vertan, sorry, hihi. er denkt, dass der ramaneffekt (der ja eig auch ziemlich unwahrscheinlich ist) für verantwortlich sein könnte für die RV. meinst du, dass dies in die falsche richtung geht?
das ist alles so total interessant 🙂 hätte noch viel mehr fragen 🙂 z.b. wieviel masse denn überhaupt fehlt, um beim einsteinkreuz den linseneffekt zu erklären? 100%, 200% oder noch viel mehr von der sichtbaren masse ausgehend?
ich hoffe, ich bekomme antworten, wäre jedenfalls toll. vllt bis demnächst.
auri
@aurelia
Was sollte sonst die Geometrie verzerren? Bekanntlich krümmt Gravitation den Raum und das sorgt für die Verzerrung der Sichtlinien. Eine einzelne Brechzahl gibt’s nicht, eine Gravitationslinse bricht in der Nähe der Masse stärker als weiter weg.
Nein, Licht jeder Frequenz nimmt den kürzesten Weg (Geodäte), der in der Nähe einer Masse ein gekrümmter sein kann. Das ist übrigens der, mit der größten Eigenzeit (im Schwerefeld vergeht die Zeit ja langsamer).
Weil die Steilheit des Schwerefeldes nach außen abnimmt, werden die Wege der längsten Eigenzeit immer geradliniger.
Nein, nicht nur Sterne, aber die enthalten die meiste Materie. Gas ist da im Plasmazustand, wo es ionisert wird, z.B. durch UV-Strahlung naher Riesensterne (Orionnebel und ähnliche HII-Gebiete), natürlich in Jets, wo Teilchen stark beschleunigt werden, in der Sonnenkorona, die Millionen Grad heiß ist etc. Aber das meiste Gas im Weltall ist kalt, neutral und unsichtbar (außer im Radiobereich). Und die meiste Materie überhaupt steckt in Fixsternen als Plasma.
Plasma enthält geladene Teilchen, die bei ihrer Bewegung Magnetfelder induzieren, aber es kommt ja auch auf die Dichte der Materie an. Die Felder in HII-Regionen sind nicht zu vergleichen mit denen in der Sonne oder in einer Akkretionsscheibe.
Man redet unter Fachleuten selbstverständlich von Plasma(was meinst Du, was HII bedeutet? HI ist neutraler Wasserstoff, HII ionisierter; man redet auch von SII und OIII Linien).
Niemand vernachlässigt dieses, verstehe nicht, was Du sagen willst.
Ja, das ist so, das ist schon lange bekannt. Das um das zentrale Schwarze Loch rotierende Plasma erzeugt Synchrotonstrahlung und über Jets, die aus verdrillten Magentfeldlinien gebildet werden, werden geladene Teilchen in Richtung der Drehachse der Akkretionsscheibe wegkatapultiert.
Man geht davon aus, dass im großen Schnitt etwa 20% der Materie baryonisch und 80% Dunkle Materie ist. Wie das jetzt genau beim Einsteinkreuz aussieht, weiß ich nicht.
huih, du bist ja schnell, schön.
ok, eine brechzahl ist quatsch ok, ich meine eher sowas wie einen gradienten, der dann weiter weg eben immer geringer wird, weil die dichte abnimmt.
wenn der raum immer weniger gekrümmt wird, müsste doch weiter weg von der sonne eben auch eine geringere ablenkung gemessen werden, aber ich habe irgendwo gelesen, dass dies eben nicht der fall ist. z.b. nach 2 sonnenradien ist ablenkung gleich null, obwohl es doch noch messbar sein müsste, wenn man von der ablenkung in einem sonnenradius von 1,75″ ausgeht, oder? oder sind unsere geräte dafür noch zu ungenau?
ja gut unter fachleuten vllt, aber ich rede kaum mit fachleuten der astrophysik, sondern konsumiere hauptsächlich populärwissenschaftliche medien, wie z.b. auch sendungen von harald lesch (deswegen frage ich ja hier nach 😉 ). stimmt die HII-linien und so, davon hab ich schon gelesen. gibt den grad der ionisierung an, ne? also OVII wäre ja demnach schon fast nackig oder( also nur noch ein elektron)?
ich meine mit „vernachlässigen“ eben genau das phänomen der (evtl.) rotverschiebung durch plasma (siehe das dokument). kennst du das oder möchtest du dir das nicht angucken? (z.b. wirft ja die RV von quasaren in dem stephan´s quintett fragen auf, in hinsicht auf die entfernung. die quasare scheinen mit den galaxien verbunden zu sein, aber weisen eine 100-fache RV auf. das find ich eben komisch,, als ob da irgendein mechanismus fehlt bzw ist die interpretation der RV fehlerhaft…? hubble selbst meinte ja auch, dass es eine scheinbare fluchtgeschwindigkeit darstellt, und dies betonte er besonders in späteren jahren nach seiner entdeckung)
aus der plasmaphysik kenne ich plasmadoppelschichten und die verschiedenen entladungsprozesse, wie barrierenentladung, glimmentladung und so. die neuen „beobachtungen“ der voyager zeigen ja eine plasmadoppelschicht um unser sonnensystem oder? also die zellartigen strukturen (wird in naturwiss. artikeln als schaum bezeichnet) meine ich. wirkt eben wie eine barriere.
ich kann auch keine angaben zu strömen finden, die z.b. in akkretionsscheiben fließen. bzw stromdichten, würde da gerne mal ein eindruck von bekommen. gibt es dazu berechnungen? wenn ja würde ich gerne wissen wo diese zu finden sind?. durch die ströme in sternphotosphären induzierte magnetfelder müssten doch gigantische werte besitzen (und ausmaße haben),, ist es denn nicht möglich, dass vllt dadurch ebenfalls anziehungs/abstoßungskräfte zwischen sternen wirken bzw in größeren maße eben zwischen galaxien? ich weiß, das ist recht spekulativ, aber würde gerne wissen, ob dies schonmal in betracht gezogen wurde… wenn ja, wo finde ich dazu richtige fachinformationen?
wo kann ich eine auflistung von solchen regionen wie z.b. den HII-regionen u.a. finden? gibt es vllt ne übersicht mit bsp von nebeln?
@aurelia
Natürlich nimmt die Auslenkung nach außen hin ab.Die Ablenkung wird nie exakt null, aber sehr klein, und sie ist sicherlich genau so groß wie von der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt. In dem Artikel von Martin, den ich verlinkt habe, steht auch drin, wie man den Weg ausrechnen kann, aber das ist mir selbst ein bisschen zu kompliziert, vielleicht fragst Du mal bei ihm nach. Vielleicht findet sich dort jemand, der es vorrechnen kann. Oder google mal danach.
Genau. HII ist schon nackig, beim Wasserstoff gibt’s ja nicht viel zu ionisieren. Und ein UV-Quant kann da leisten, da braucht es keine hohe Temperatur (Wasserstoff ist ansonsten ab 3000 K ionisiert).
Ok, ich hab‘ den Abstract gelesen, der ist so hanebüchen, dass das Papier garantiert noch keinen Peer Review hinter sich hatte. „There is no time dilation“. Doch, there is. Da hilft einem auch kein Plasma-Redshift. Und da Plasma leuchtet, würde man es auch überall sehen. Wo ist es dann, bitteschön?
Komisch ist das nur, wenn man den Anschein als gegeben betrachtet. Nicht komisch ist es, wenn man akzeptiert, dass die Quasare viel weiter entfernt sind und es keine Verbindungen gibt.
Na ja, in den 1950ern… wir sind schon etwas weiter und anfangs war die Hubble-Konstante noch so unsicher und fehlerhaft bestimmt, dass sie nicht einmal zum Alter der Erde passte. Heute haben wir WMAP und Planck und können das Weltalter auf den Bruchteil eines Prozents angeben. Da passen viele Dinge wunderbar zusammen (was noch nicht passt, ist der Hubble-Parameter, der in Messungen an näheren Galaxien ein wenig größer herauskommt als aus den Planck-Daten für die Hintergrundstrahlung, aber dafür wird sich auch eine Lösung finden, so dramatisch ist die Abweichung nicht, es geht um 5%).
Ok, zum Rest kann ich wenig sagen, bin auch nur interessierter Laie, und ich weiß auch nicht, was Du mit einer Liste der HII-Gebiete anstellen willst.
gut, ich werde dort mal nachfragen.
der abstract enthält schon seine schlussfolgerungen aus seinen berechnungen mit daten, die man aus beobachungen hat. das ist halt eine andere interpretation, die keine zeitdilatation benötigt (so undenkbar das für dich auch erscheinen mag). aber wissenschaftler zeichnen sich doch durch offenheit gegenüber anderen theorien aus. weiterhin arbeitet er mit den daten der WMAP, also dem CMB und kann ihn ebenfalls dadurch erklären. es wird also ebenfalls durch berechnungen bestärkt. so falsch kann er also nicht liegen, denn die verwendeten formeln wenden wir ja heute noch genauso an in der plasmaphysik oder quantenphysik.
wie meinste die frage „wo ist das leuchten?“ es leuchtet doch, haste doch selbst gesagt. es muss aber auch nicht zwangsläufig leuchten, wie man an sonnenstürmen sieht (bzw nicht sieht 😉 ). das ist auch plasma, oder nicht?
im plasma gibt es dunkelräume (astonscher und crookscher), die nicht leuchten und das auch bei lampen die auf plasmaleuchten basieren (neonlampe z.b.). es gibt also abschnitte in denen man den plasmazustand hat wo aber nix leuchtet… das ist also ganz normal. dort ist die dichte eben nicht so hoch wie in der sonnenkorona (der raum in einer plasmaröhre, der leuchtet, heißt übrigens auch korona) oder der photosphäre oder dem galaxiemittelpunkt.
zu der verbindung von quasaren und galaxien: man kann sich das auch schön reden und drüber hinwegsehen klar. dann frag ich mich aber wieso (bei 5 galaxien , die dann ja auch logischerweise von der dunkler materie umgeben sein müssen) keine linseneffekte zu sehen sind…? die quasare liegen eindeutig in den brücken die die galaxien auch verbinden. das kann man durch unseren erweiterten spektralen aufnahmebereich heute sehen. das ist also keine interpretation (subjektiv), sondern eine beobachtung (objektiv) und muss irgendwie erklärt werden (die dopplerinterpretation scheitert bzw würde das ganze gebäude zum zusammenbrechen bringen…). oder es wird wie bisher gemacht und einfach drüber hinweggeschaut. das ist aber kein wissenschaftl. vorgehen!
als laie solltest du doch auch an alternativen interpretationen interessiert sein oder? ich bin darauf gestoßen, weil mir diese zusätzlichen faktoren, die dunkle materie und dunkle energie genannt werden, wie ne art kleister vorkamen, um die gravitationstheorie „am leben zu halten“. deswegen war ich offen für neues (natürlich interessiert mich mich auch noch die gravitationstheorie mit ART und SRT! keine frage).
und vorhersagen die aus dieser neuen sichtweise stammen, stimmen ebenfalls, wie die struktur des heliophärenrandes u.a..
danke für die liste. wozu ich das mal brauch weiß ich jetzt auch noch nicht. aber solche infos zu haben kann nicht verkehrt sein oder? 🙂
ps: wie bekomme ich raus, ob eine veröffentlichung peer-reviewed wurde?
@aurelia
Ja, wenn die neue Theorie etwas besser erklärt als die bestehenden, wenn sie einfacher ist und nicht im Widerspruch zu bekannten Beobachtungen steht. Das sehe ich hier nicht als gegeben.
Ja, und es leuchtet ja auch. Ist nur halt ein bisschen schwer am Tage gegen das Sonnenlicht zu sehen, aber dafür hat man man SOHO und Co.
So, wie sich die Anhänger des Plasmauniversums die Steady State Theorie schönreden, genau. Weißt Du, wie viele Beobachtungen die Urknalltheorie miteinander verknüpft? Von wievielen Seiten sie bestätigt wurde und immer wieder wird? Fangen wir mal damit an, was hält die Galaxien an ihrem Ort und wo kommt das Helium des primordialen Gases her? Woher Population I und II Sterne? Das Power-Spektrum der Hintergrundstrahlung mit dem Peak bei 1°?
Das Einsteinkreuz ist eine Galaxie mit 4 Bildern des gleichen Quasars dahinter.
Als Laie lerne ich von den Experten was sie für richtig und plausibel halten, und traue ihrer Kompetenz mehr als meinem Laienverständnis. Und das kann ich jedem anderen Laien auch nur raten, wenn er nicht am Dunning-Kruger-Syndrom leiden will.
Ich bin gerne bereit, Dir bei Fragen zu helfen, die ich beantworten, aber nicht, mich von irgendwelchen Privattheorien irgendwelcher Cranks überzeugen zu lassen. Sorry.
Indem Du den Titel des Papers in den Proceedings einer wissenschaftlichen Konferenz findest. Z.b. per Google.
@niels:
die formel sagt das es sich halbiert, aber was wurde beobachtet, weißt du das?
@alderamin:
ok, SOHO sieht das vllt. ich dachte du meinst mit bloßen auge 🙂
ich will dich hier zu gar nix überzeugen! ich wiege ab. und auch wenn sich viele anhänger an eine theorie hängen wird sich nicht (zwangsläufig) besser oder „bestätigter“. kennst du das zitat (sinngemäß): „eine idee gilt solange als verrückt und höchst abwegig bis es eine große masse glaubt“ ? wieso könnte das nicht der fall sein? es ist möglich, muss es aber auch nicht sein. ich jedenfalls lege mich da nicht fest…
seit wann halten sich denn galaxien an einem ort auf? denkst du etwa die bleiben an ihren ort und der raum an sich expandiert, und nur dadurch bewegen sich dann scheinbar? die bewegen sich sehr wohl durch den raum, oder ich habe deine frage nicht verstanden…
zu den anderen fragen kann es ja nur die urknallthese als antwort geben, da diese fragen so nicht gestellt werden in anderen theorien. das ist ein zirkelschluss, da es primodiales zeug eben nicht gibt in einen „nicht-urknalluniversum“.
den powerpeak bei 1° kenn ich gar nicht. muss ich vllt mal nachgucken.
zum einsteinkreuz: genau das meinte ich ja. ein quasar hinter 5 galaxien müsste doch dann extrem verzehrt oder auch mehrfach abgebildet werden oder? wieso ist das bei nur einer galaxie extremer als bei 5?
die wissenschaftler als cranks zu bezeichnen sagt auch aus was du für´n typ bist 😉 (und ja die haben mehr ahnung als es sich auf den ersten blick erahnen lässt ; guck dir das curriculum vitae von z.b. ari brynjolffson an; den kannste auch als experten bezeichnen! nur weil er eine andere interpretation anstrebt und auch anscheinend sinnvoll zu belegen scheint ist er noch lange nicht abgedreht..)
@aurelia
Wenn es um die Sonne geht, sind wir im Bereich sehr schwacher Felder.
Die Lichtablenkung in Bogenmaß ist in guter Näherung
δ = 4 * [M*G]/[R*(c^2)]
(Witzigerweise entspricht das bis auf einen Faktor 2 der Formel, die man auch bei Newtonscher Berechnung erhalten hätte.)
Bei zwei Sonnenradien ist die Lichtablenkung also in sehr guter Näherung einfach halb so stark wie bei einem Sonnenradius.
@Alderamin
Nur als Anmerkung:
Wobei sich Licht auf Null-Geodäten ausbreitet. Die „Eigenzeit“ von Licht ist immer Null.
Na ja, prinzipiell ist das sehr einfach.
Man löst einfach die Geodätengleichung der Null-Geodäte für die Raumzeit, die das Problem beschreibt.
Bei der Sonne würde man zum Beispiel mit der Schwarschild-Metrik rechnen.
Das recht komplizierte Ergebnis kann man dann beispielsweise taylorentwicklen und bekommt
δ = 4 * [G/c^2)]*[M/R] + Konstante2 *([M/R])^2 + Konstante3 *([M/R])^3 +…
genau diese näherung meinte ich, die ist von gauß stimmt´s?
und genau da wo ich das gelesen hab, stand eben auch das dies nicht die hälfte ist bei 2fachen radius, sondern null. das wundert mich dann schon… kann man denn eine solche geringe ablenkung überhaupt messen und wenn ja, weiß du ob die wirklich null war. man muss ja immer aufpassen was man so glaubt was im inet steht 🙂
@aurelia
Die richtige Näherung mit δ = 4 * [M*G]/[R*(c^2)] ist von Einstein und beruht auf der allgemeinen Relativitätstheorie.
R ist der Abstand vom sonnennächsten Punkt der Bahn zum Mittelpunkt der Sonne.
Nach dieser Formel wird δ nicht Null, wenn man den Abstand R verdoppelt. Vielmehr ist die Ablenkung dann nur noch halb so groß.
δ ~ 1/R
Diese Formel findest du übrigens auch in der Wikipedia:
https://de.wikipedia.org/wiki/Allgemeine_Relativit%C3%A4tstheorie#Lichtablenkung_und_Lichtverz.C3.B6gerung
Darf’s ¼ mehr sein?
1/4 mehr würde schon reichen, ja 😉 kleiner schelm
@aurelia
Ja, das wurde auch so beobachtet.
Ari Brynjolffson ist jemand mit einer eigenen, dem gegenwärtigen Stand der Forschung völlig widersprechenden Privatkosmologie.
https://www.plasmaredshift.org/Abstract.html
Solche Privat“theorien“ gibt es wie Sand am Meer. Deswegen ist die Beschäftigung mit einer dieser Theorien mit riesiger Wahrscheinlichkeit totale Zeitverschwendung.
An deiner Stelle würde ich meine Zeit lieber ins Verstehen der Standardkosmologie stecken. Da ist man ein ganzes Weilchen gut beschäftigt und die Chance, dass das alles einschließlich der Grundlagen komplett falsch sein ist, ist sehr sehr gering.
vllt hast du recht, niels…
dennoch würde ich ihn nicht als crank bezeichnen, lieber aldemarin 😉
auch von zeitverschwendung würde ich jetzt (persönlich) abstand nehmen, da ich laser-induzierte plasmaspektroskopie in meinen experimenten anwende und einige sinnvolle erkenntnisse daraus ziehen kann. ich meine mal, er kann seine theorien mit laborexperimenten untermauern, was ja ein erster schritt von einer these zur theorie ist.
aber ich denke du hast recht, denn wenn es stimmen würde was er behauptet wären ca. 60-80 jahre kosmologie für´n hintern, ne art paradigmenwechsel. also, ich würde mich dann hier verabschieden und danke nochmal für die schnellen antworten 🙂 hab jedenfalls auch meine defizite in der aktuellen kosmologie gesehen und werde dort mal weiter einsteigen.
vllt bis demnächst
Es klingt alles recht gut aber
“ vielleicht haben wir das universum nur fundamental falsch verstanden „