Die Frage nach der dunklen Materie ist definitiv eine der großen unbeantworteten Fragen in der aktuellen Astronomie. Wir wissen seit den 1930er Jahren, dass es im Universum eine Form von Materie geben muss, die sich von der uns bekannten Form der Materie grundlegend unterscheidet. Die ganz normale Materie, also all das Zeug, aus dem wir und unsere Welt bestehen, ist in der Lage elektromagnetische Strahlung, und damit auch Licht, zu reflektieren, zu absorbieren und auch auszusenden. Das ist auch der Grund, warum wir diese Materie sehen können. Es gibt aber auch Materie, die mit dem Elektromagnetismus nichts am Hut hat. Neutrinos zum Beispiel: Diese Elementarteilchen werden von der elektromagnetischen Strahlung absolut nicht beeinflusst. Deswegen interagieren Neutrinos auch so gut wie gar nicht mit normaler Materie. Und selbst wenn man es hin bekommen würde, einen ganzen Haufen Neutrinos auf einem Fleck festzuhalten, würde man sie nicht sehen können, da sie ja mit Licht nicht wechselwirken. Materie dieser Art nennen wir „dunkle Materie“. Und auch wenn sie nicht direkt zu sehen ist, heißt das nicht, dass man sie nicht doch bemerken kann. Die Neutrinos hat man ja irgendwann schließlich auch entdeckt. Und bei der dunklen Materie könnte es auch bald so weit sein…
Bis jetzt haben wir unser Wissen über die dunkle Materie hauptsächlich über die Gravitation gewonnen. Denn auch wenn sie nicht der elektromagnetischen Kraft unterliegt, so spürt sie doch die Gravitation und übt auch selbst eine Gravitationskraft aus. Und genau das beobachten wir seit Jahrzehnten. Überall im Universum bewegen sich Galaxien und Sterne nicht so, wie sie es tun würden, wenn sie nur rein von der sichtbaren Materie beeinflusst würde. Sie bewegen sich so, als würde zusätzlich zu der Materie, die wir sehen können, noch jede Menge dunkle Materie existieren. Ich habe die ganze Geschichte der Entdeckung und Erforschung der dunklen Materie ja schon in meiner Serie zu diesem Thema zusammengefasst und möchte das nicht nochmal wiederholen.
Aber neben der gravitativen Wirkung der dunklen Materie gibt es in den letzten Jahren auch immer mehr Hinweise aus anderen Experimenten und Beobachtungskampagnen. In Teilchenbeschleunigern und Detektoren ist man auf der Suche nach einem direkten Nachweis der dunklen Materie. Die meisten Wissenschaftler gehen derzeit davon aus, dass es sich dabei um eine bisher noch unbekannte Form von Elementarteilchen handelt, den sogenannten WIMPs („Weakly Interacting Massive Particles“). Man hofft, diese Teilchen in den nächsten Jahren am Beschleuniger LHC entdecken zu können (ich habe hier mehr darüber geschrieben). Vielleicht findet man sie aber auch in speziellen Detektoren, die schon seit einiger Zeit auf der Suche sind. Man hofft aber auch, die Spuren der dunklen Materie im Weltall entdecken zu können.
Wenn die dunkle Materie tatsächlich aus WIMPs besteht, und wenn die dunkle Materie tatsächlich riesige Wolken bildet, die sich überall im All befinden und in die die sichtbaren Galaxien eingebettet sind, dann sollten dort immer wieder mal ein paar dieser WIMPs kollidieren und sich dabei selbst auslöschen. Die dunkle Materie wird in Energie umgewandelt und diese Energie wird in Form von Strahlung sichtbar, die wir theoretisch beobachten können. Das Problem an der Sache ist natürlich, dass es im All jede Menge Strahlung gibt und es nicht so einfach ist, herauszufinden, welcher Anteil nun woher stammt.
Trotzdem probiert man es und die Ergebnisse werden von Jahr zu Jahr vielversprechender. Kürzlich haben sich Astronomen um Tansu Daylan von der Universität Harvard nochmal die Daten des FERMI-Weltraumteleskops angesehen („The Characterization of the Gamma-Ray Signal from the Central Milky Way: A Compelling Case for Annihilating Dark Matter“). FERMI ist ein Teleskop, das Gammastrahlung beobachten kann. Diese hochenergetische Form des Lichts wird bei vielen astrophysikalischen Prozessen erzeugt – und dazu gehört auch die sich auslöschende dunkle Materie. Und wenn das wirklich so ist, dann sollte man die besonders gut im galaktischen Zentrum finden.
Von der dunklen Materie muss sehr viel mehr existieren als von der normalen Materie. Deswegen ist es auch die dunkle Materie, die unser Universum geformt hat. Die großen Wolken in denen sie sich im frühen Universum gesammelt hat, haben mit ihrer Gravitation die normale Materie angezogen und in ihren Zentren verdichtet. Dort entstanden die ersten Galaxien und Sterne und in den Zentren der Galaxien sollte man auch die meiste dunkle Materie finden.
Die Detailarbeit ist natürlich knifflig. Man muss zuerst einmal genug Gammastrahlung beobachten. Und dann muss man davon all die Gammastrahlung abziehen, die aus bekannten Quellen kommt. Wenn tatsächlich nur die Himmelskörper Gammastrahlung produzieren, die man auch sehen kann, sollte nach dieser Subtraktion nichts mehr übrig bleiben. Aber genau das passiert nicht, wie diese Bilder zeigen:
Man sieht hier das galaktische Zentrum im Gammalicht mit drei verschiedenen Intensitäten. Links ist alles das, was man beobachtet. Rechts sieht man, was übrig bleibt, wenn man die bekannten Quellen abzieht. Und das ist definitiv nicht Nichts. Ganz im Gegenteil: Die Strahlung die man nach der Subtraktion dessen, was man kennt, immer noch empfängt, sieht ziemlich genau so aus, wie es zu erwarten wäre, wenn da jede Menge WIMPs von genau der Art sind, wie sie in den Modellen der Teilchenphysiker auftauchen.
Natürlich ist das kein Beweis für die Existenz dunkler Materie. Aber die Wissenschaftler um Daylan sind optimistisch, dass ihre Daten besser sind als die bisherigen Hinweise. Es gab ja auch früher immer schon diverse Beobachtungen, die einen Überschuss an Strahlung gesehen haben, der auf die Auslöschung dunkler Materie zurückzuführen sein könnte. Aber dabei handelte es sich meistens nicht um Gammastrahlung, sondern andere Strahlung, die wesentlich komplizierter zu bearbeiten ist. Gammastrahlung wird zum Beispiel nicht durch kosmische Magnetfelder abgelenkt und es viel leichter, die entsprechende Modelle der bekannten Quellen zu erstellen, als wenn man zum Beispiel kosmische Strahlung oder Positronen beobachtet. Bei der Gammastrahlung gibt es „weniger Knöpfe, die man drehen muss“, sagen die Autoren in ihrem Fachartikel und die Wahrscheinlichkeit, hier die Strahlung bekannter astrophysikalischer Prozesse mit dem Effekt der dunklen Materie zu verwechseln ist viel kleiner als bei anderen Beobachtungen. Außerdem konnte man mit FERMI sehr viel Gammastrahlung beobachten und den Effekt ziemlich gut und detailliert beschreiben. Auch das Modell der dunklen Materie, auf das die Daten hinweisen gehört zu den simpelsten Modellen, die im Arsenal der Teilchenphysiker existieren. Und schließlich gibt es bis jetzt auch noch keine plausiblen alternativen Modelle, die erklären könnten, wo diese Extrastrahlung her kommt, wenn nicht von dunkler Materie.
Eine solche Alternative hätten Pulsare sein können. Diese kompakten Sternüberreste, die nach großen Supernova-Explosionen übrig bleiben, gibt es überall in der Milchstraße und vor allem im Zentrum. Und auch sie senden Gammastrahlung aus. Bisher hatte man vermutet, dass ein etwaiger Gammastrahlungsüberschuss auch von noch unentdeckten Pulsaren im galaktischen Zentrum stammen könnte. Aber das scheint den Daten von FERMI zu widersprechen. Die Forscher haben sich angesehen, wie die Energie der Gammastrahlung in anderen Kugelsternhaufen verteilt ist, die man schon ziemlich genau beobachtet hat:
Dieses Bild zeigt die Energieverteilung der Gammastrahlung. Die Datenpunkte sind die realen Messwerte. Die gepunkteten und gestrichelten Linien zeigen die Verteilung in den verschiedenen Sternhaufen bzw. von all den Pulsaren die man im Zentrum der Milchstraße kennt. Die durchgezogene Linie zeigt dagegen die zu erwartende Verteilung, wenn sie von der Auslöschung dunkler Materie stammt. Im rechten Teil des Diagramms bieten die Pulsare eine ebenso gute Erklärung wie die dunkle Materie. Aber im linken Teil weicht die von den Pulsaren zu erwartende Verteilung von den Daten deutlich ab und nur die dunkle Materie passt zu den Beobachtungen. Daylan und seine Kollegen zeigen außerdem, dass man so viele unentdeckte Pulsare benötigen würde, um die Daten zu erklären, dass FERMI bzw. andere Teleskope schon längst einige davon gefunden haben müssten.
Wie gesagt: Diese Beobachtungen sind keine direkte Beobachtung dunkler Materie. Aber sie sind ein ziemlich guter Hinweis auf ihre Existenz und Natur. Tansu Daylan und seine Kollegen erhoffen sich in Zukunft viel von der Beobachtung anderer Galaxien. Die sind zwar weiter weg und Daten schwerer zu bekommen. Aber wenn man sie hat, dann sollten sie eigentlich die gleiche Art von überschüssiger Gammastrahlung zeigen, die man auch in unserer eigenen Galaxie beobachtet. Und der LHC wird ja auch demnächst wieder den Betrieb aufnehmen und nach neuen und unbekannten Teilchen suchen. Auch hier kann man auf weitere Hinweise hoffen. Die Kreise um die dunkle Materie ziehen sich immer enger. Lange kann sie uns nicht mehr entkommen…
Bei solchen Artikeln frage ich mich immer ob es auch noch
eine weiter Art „Materie“ gibt die mit keiner der vier
Grundkräften wechselwirkt, sondern ihren eigenen
Gesetzen gehorcht und irgendwelche Strukturen bildet.
Aber so eine „Materie“ wäre per Definition nicht
nachweisbar und völlig irrelevant für unser Universum.
Es ist sehr spannend zu lesen wie die Forscher dem
Problem der Dunklen Materie zu Leibe rücken und dabei
immer wieder Fortschritte machen.
Eine Frage beschäftigt mich, seit ich „DER STOFF AUS DEM DER KOSMOS IST“ gelesen und gesehen (Brian-Greene-Videos sind nur zu empfehlen! Der Typ kann echt gut erklären und macht auch noch Spass.) habe. Und dieser Artikel passt irgendwie dazu.
>VORSICHT! PRIVATPHYSIK EINES GRAPHIKERS!<
Müßte man nicht eine fünfte Grundkraft einführen, die für die Ausdehnung des Raumes, und damit des Universums, verantwortlich ist?
Und vielleicht verhielte sich diese fünfte Kraft zur Gravitation ähnlich wie die schwache zur starken Kernkraft…
@Findelkind: „Müßte man nicht eine fünfte Grundkraft einführen, die für die Ausdehnung des Raumes, und damit des Universums, verantwortlich ist?“
Naja, die dunkle Energie (nicht zu verwechseln mit der dunklen Materie, die Thema dieses Artikels und was ganz anderes ist) ist ja im wesentlichen so eine Kraft. Es ist halt nur noch nicht ganz klar ob das wirklich eine neue Kraft ist oder nur Resultat irgendeines anderen Phänomens.
@Findelkind
Bei der kosmischen Inflation soll ja die Schwerkraft abstoßend gewirkt haben (negativer Druck des Vakuums verursacht abstoßende Schwerkraft, steht auch im Greene-Buch). Könnte bei der Dunklen Energie in abgeschwächter Form ebenso sein.
Ah. Dunkle Materie.
Da wollte ich sowieso was fragen.
Ich hab vor kurzem mir einige Podcasts angehört unter anderem den von den Science Bustern. Prof. Oberhumer hat da etwas von sich gegeben, von dem ich nicht weiß, wie ich es einordnen soll. Kurz gesagt, war die Aussage die, dass es dunkle Materie eventuell so gar nicht gibt, weil die Vermessung der Sternbewegung in unserer Umgebung keine Fehlbeträge aufweist. Allerdings stammt dieser spezielle Podcast-Beitrag noch aus einer Zeit, als Gaia noch nicht unterwegs war.
Ich hab die ‚Dunkle Materie‘ Seria jetzt nur grob überflogen, vielleicht hast du das Thema wo angesprochen. Aber wie ist da jetzt der letzte Stand dazu? Gibt es eine Erklärung, warum wir dunkle Materie zwar auf großen Größenskalen durch ihre Auswirkungen nachweisen können, sich die Effekte aber ‚im Kleinen‘ scheinbar verlieren?
Ich hab mir auch die Serie zur dunkle Materie durchgelese, die ich übrigens sehr gut erklärt finde.
Da ich nun ein Referat in der Schule über die dunkle Materie halte, beschäftigt mich eine Frage:
Die dunkle Materie soll sich ja in der unmittelbaren nähe der Galaxien befinden. Sie wird praktisch immer so beschrieben als wäre sie ein Nebel oder ein Gas.
Nun mein Frage: Wird die dunkle Materie auch so charakterisiert, dass sie im festen Zustand auftauchen kann, d.h. zum beispiel als Himmelskörper?
Wäre doch coll wenn ein normaler Planet mit einem „Unsichtbachen“ Planten plötzlich zusammenstoßen würde!
Worauf beruht die Annahme, dass sich dunkle Materie ‚auslöscht‘ ? Müsste sie dann nicht schon weg sein wie die Antimaterie ?
lieber florian
Geht am 1 juni wirklich die welt unter
@FF:
Danke für die Antwort. Vielleicht ist das doch nicht SO falsch, was ich mir da denke.
@Alderamin:
„Bei der kosmischen Inflation soll ja die Schwerkraft abstoßend gewirkt haben“
Müßte der Raum dann nicht auch anders herum gekrümmt gewesen sein?
Oder ist Gravitation vielleicht…Nein, diese Gedanken zu äußern traue ich mich noch nicht.
@Chris: Die dunkle Materie wird deswegen immer als Wolke beschrieben, weil die WIMPs eben nicht nur mit dem Rest der Materie kaum interagieren, sondern auch nicht mit sich selbst. Sie können daher auch nicht zusammenklumpen um Himmelskörper oder ähnliches bilden. Das einzige, was WIMPs tun können, ist riesige Wolken im Universum zu bilden.
@Kallewirsch: Das was ich Chris gesagt habe, ist auch der Grund dafür, dass man kleinräumig keine Auswirkungen sieht. Nur auf großen Skalen betrachtet ist genug DM vorhanden, damit der Effekt spürbar wird.
@Jan:
Das ist so gut wie ausgeschlossen. Weswegen sollte sie auch untergehen?
du verunsicherst mich so gut wie ausgeschlossen ? und wenn die säurewolke doch kommt dann wird sich florian aber wundern
@Jan
Weil es keine 100% Sicherheit gibt. Für nichts.
Wier groß ist die Gefahr, dass du am 1. Juni um 17:08 von einem Blitz getroffen wirst?
Antwort: es ist so gut wie ausgeschlossen.
Wie soll etwas kommen, was nicht existiert?
Leute, macht euch doch nicht immer selbst fertig! Schön langsamm sollte das nun wirklich auch der letzte mitbekommen haben, dass derartige „Neuigkeiten“ immer nur von irgendwelchen selbsternannten Experten kommen, die keine Ahnung von irgendwas haben (das aber reichlich) und derartige Geschichten im Umlauf bringen, damit sie selbst auch mal irgendwas zu sagen haben.
Hier geht es nicht um den Weltuntergang und die Säurewolke, die nicht existiert sondern nur eine Scherznachricht war. Ich habe echt keine Lust, dass in jedem meiner Artikel über diese unsinnige Säurewolke diskutiert wird. Macht das bitte hier: https://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2013/11/11/der-angriff-der-saurewolke-aus-dem-weltraum/
Und wenn ich das hinzufügen darf: Es spricht nicht gerade für deine Fähigkeiten zur kritische Faktenbewertung, wenn du dein Anfrage (die schon hunderte vor dir gehabt haben) einfach in irgendeinen Beitrag hier postest. Wenigstens soviel Anstand könnte man schon haben, sich einen Beitrag zu suchen, in den die Anfrage wenigstens thematisch hineinpasst.
Passieren kann immer etwas, zum Beispiel ein nuklear geführter Krieg. Das wäre quasi der Weltuntergang. Eine Säurewolke, die auf uns zufliegt, wurde bislang nicht gesichtet, und das bedeutet, dass uns dieses Jahr auch keine treffen wird. Und bevor du fragst: Große Asteroiden auf Kollisionskurs sind auch keine bekannt, also wird uns auch so ein Brocken in näherer Zukunft definitiv nicht treffen. Kleinere wie der über Tscheljabinsk sind dagegen recht harmlos.
Andersherum formuliert: Wenn die Warnung vor dieser omniösen Säurewolke, die uns angeblich treffen soll, Hand und Fuß hätte, dann müsste es ja Beobachtungsdaten geben. Ohne Beobachtung kann man keine Prognose stellen. Es wurde aber eben nichts beobachtet, also kommt auch nichts, keine Kometen, Asteroiden oder Säurewolken, und die angebliche Prognose ist völliger Mumpitz.
@Findelkind
Nein, die Vakuumenergie war ja gleichmäßig im Raum verteilt, der Raum war flach, so wie heute (Krümmung liegt nur lokal um Massen herum vor, kleine Dellen in einer großräumig flachen Raumzeit).
Die Idee mit der abstossenden Gravitation ist die: nach der ART erzeugt ein positiver Druck eine positive Schwerkraft. Das ist einfach zu verstehen: wenn ich ein Medium gegen seinen Innendruck komprimiere, wende ich Arbeit auf, die als innere Energie in das Medium geht. Arbeit ist Energie, Energie ist Masse, also hat das Medium unter höherem Druck mehr anziehende Schwerkraft.
Das Gegenteil passiert bei negativem Druck (Sog nach innen): wenn man dem nachgibt, verringert sich die innere Energie des Mediums, die Schwerkraft nimmt ab. Sie kann laut ART sogar negativ werden.
Bei der Inflation hatte das Vakuum einen negativen Druck, der eine negative, abstoßende Schwerkraft verursacht hat, die wiederum das Vakuum auflähte und den Raum vergrößerte.
Warum verringerte der negative Druck den Raum nicht? Er müsste doch eine Sogwirkung haben. Nein, der hohe positive Druck in den tiefen der Meere drückt ja auch kein Wasser nach oben oder zur Seite. Wenn überall der gleiche Druck herrscht, besteht ein Gleichgewicht. Nur bei einem Druckgefälle sucht das Medium den Ausgleich. Da das Medium hier das Vakuum zur Zeit der Inflation war, dessen innere Energie und Druck konstant waren, bestand stehts ein Druckgleichgewicht, aber da Raumzeit und Gravitation zusammenhängen, konnte die abstoßende Gravitation den Raum vergrößern.
Soweit mein laienhaftes Verständnis, dass ich Büchern von Brian Greene, Alan Guth und Lawrence Krauss entnommen habe.
Es könnte sein, dass die dunkle Energie auf einem ähnlichen Prozess wie die Inflation beruht, nur auf einem viel geringeren Niveau der Vakuumenergie.
Wenn dunkle Materie nicht mit Licht wechselwirkt, frage ich mich, wie schnell würde sich Licht in einem Klumpen dunkler Materie bewegen würde? So schnell wie im Vakuum, oder würde das Licht abgebremst, wie etwa in Glas oder Wasser? Das setzt natürlich voraus, dass dunkle Mateire klumpen kann, was wiederum die Frage aufwerfen würde, WIE sie klumpen kann. Gibt es eine Chemie der dunklen Materie, oder hielte nur die Gravitation diese Klumpen zusammen?
@Ferrer: „Gibt es eine Chemie der dunklen Materie, oder hielte nur die Gravitation diese Klumpen zusammen?“
Tja, das werden wir erfahren, wenn wir genau wissen, was das für Zeug ist. Aber wenn wir die Neutrinos, die ja dunkle Materie SIND, als Maßstab nehmen, dann wird da chemisch gesehen nicht viel passieren.
@Ferrer
Licht wird in Medien deswegen abgebremst, weil Photonen (elektromagnetische Strahlung) mit den Elektronen interagieren und absorbiert und re-emmittiert werden. Neutrinos und die vermuteten DM-Teilchen tun dies gerade nicht. Bei dem Versuch, die Neutrinogeschwindigkeit zwischen dem CERN und Gran Sasso in Zentralitalien zu messen, wurden die Neutrinos durch die Erdkruste hindurch geschickt, und waren nicht langsamer unterwegs als im Vakuum (zunächst hieß es gar, schneller als das Licht, bis ein defektes Kabel im Messaufbau gefunden wurde).
Ist es nicht so, dass chemische Reaktionen auf der Grundkraft des Elektromagnetismus beruhen? Neutrinos und wahrscheinlich auch die dunkle Materie scheinen nicht elektromagnetisch wechselzuwirken, also ist eine „Chemie der dunklen Materie“ nicht zu erwarten. Auch Himmelskörper aus dunkler Materie, abgesehen von riesigen, aber dünnen Wolken, wird es nicht geben, da sie auch untereinander keine elektromagnetische Wechselwirkung ausüben.
@Captain E.:
Himmelskörper aus dunkler Materie
Wäre auch recht gefährlich, so ein transparenter Planet.
Berühmte letzte Worte: „Keine Hindernisse auf unserer Flugbahn, Captain.“
„Volle Kraft voraus!“ 😉
Jepp.
Na ja … „feste“ Materie nicht. Aber es wäre denkbar, daß Teilchen aus solcher Materie dereinst mal verklumpen, weil sie sich sozusagen „totgelaufen“ haben. Gravitation ist eben um den Faktor 10^42 schwächer und hat daher eine wesentlich geringere Fähigkeit zur Agglomeration als Elektromagnetismus.
@Alderamin
Danke für die Antwort. Leider kann ich erst morgen darauf eingehen.
Wenn dunkle Materie der Gravitation unterliegt, müsste es dann nicht auch massive Körper daraus geben?Und müsse sie ich dann nicht auch in Körpern aus normaler Materie finden?
@Pilot Pirx: Die Frage wurde weiter oben schon beantwortet. Dunkle Materie kann nicht über elektromagnetische Strahlung Energie verlieren und langsam genug werden, um zusammenzuklumpen.
@Bullet:
Schon wahr, aber selbst dann könnten die Teilchen der dunklen Materie nicht aneinander haften. Reibung ist Elektromagnetismus. Was herauskäme, wäre vermutlich noch nicht einmal eine Flüssigkeit, sondern so eine Art Gas. Oder sieht das jemand anders?
Und dann stellt sich sich noch die Frage, wie lange es dauert, bis sich dunkle Materie mittels Gravitation zu nennenswerten Ansammlungen zusammen klumpen kann. Reicht das bisherige Alter des Universums dazu aus?
Zur DM hätte ich mal eine Frage: Was ist eigentlich aus der Arbeit von F. Cooperstock + S. Tieu geworden? Die haben 2005 in einem Paper nachgewiesen, dass das beste Indiz auf die DM (das mit der Rotation von Galaxien) auf falschen Berechnungen beruht. Neueres dazu konnte ich aber nirgends finden. Hat sich das erledigt? Ist man noch dran? Wäre schön, wenn das jemand hier wüsste.
Scheinbar ging meine Frage unter (oder war zu doof ?)
Ich probiers nochmal.
Zitat FF:
dann sollten dort immer wieder mal ein paar dieser WIMPs kollidieren und sich dabei selbst auslöschen
Worauf beruht diese Annahme ? Selbst in der normalen Materie ist dies nur für Materie – Antimaterie Reaktionen der Fall und hat scheinbar alle Antimaterie verschwinden lassen. Geht man davon aus, dass die WIMPs ähnlich gebaut sind und auf Grund der niedrigen Interaktionsrate noch genug Anti-WIMPs zur Verfügung stehen ?
Nein, man vermutet, dass diese WIMPs ihre eigenen Antiteilchen sind. Falls dem tatsächlich so ist, wäre das logischerweise eine weitere Schwierigkeit beim Zusammenballen. Wissen tut man es allerdings noch nicht.
Was mir Kopfzerbrechen bereitet: wie sich die Dunkle Materie in der Umgebung eines Schwarzen Lochs verhält. Gewöhnliche Materie behindert sich ja selbst beim Hineinstürzen, erhitzt sich stark und ein grosser Teil fliegt wieder weg. Die Dunkle Materie sollte aber einfach so widerstandslos hineinflutschen. Dann sollte doch so ein Schwarzes Loch, gerade im Zentrum einer Galaxie viel schneller wachsen und schwerer sein als nach herkömmlichen Modellen, wonach es nur aus gewöhnlicher Materie entstanden ist.
@ElSaxo: Naja, man weiß ja auch noch nicht so wahnsinnig viel über die supermassereichen schwarzen Löcher. Man weiß zum Beispiel nicht, wie sie entstanden sind und wie es dazu gekommen ist, dass sie so groß geworden sind. Kann gut sein, dass da auch die dunkle Materie mit spielt.
@El Saxo
Das Sonnensystem bis zum Neptun enthält nur ungefähr die Masse eines mittelkleinen Asteroiden (ca. 50 km Durchmesser, wenn ich mich recht entsinne) an Dunkler Materie.
Nun ist es nicht ganz leicht, in ein Schwarzes Loch zu fallen, man muss ihm dafür sehr nahe kommen. Als normale Materie muss man die Akkretionsscheibe treffen, dann bremst einen die Materie dort durch Reibung. Als DM-Teilchen muss man jedoch den Ereignishorizont treffen, und der wäre bei einem Schwarzen Loch von stellarer Masse nur rund 10 Kilometer groß, bei Supermassiven Schwarzen Löchern ein paar 10 bis 100 Millionen km.
Das Schwarze Loch zieht Materie zwar an, aber wegen Energie- und Drehimpulserhaltung bekommt diese Schwung und wird von Fliehkräften nach außen gedrückt, so entstehen Kepler-Ellipsen/Parabeln/Hyperbeln, die nur dann im Schwarzen Loch enden, wenn sie den Ereignishorizont tangieren oder schneiden (für normale Materie reicht, wie gesagt, das Schneiden der Akkretionsscheibe, bzw. werden ausgedehnte Objekte zerrissen und bilden selbst nach ein paar Umläufen eine solche Scheibe). Ein Schwarzes Loch zu treffen erfordert daher dass man frontal darauf zu fliegt. Es wäre viel leichter, in die Sonne zu stürzen, als in ein dem Querschnitt nach 50 Milliarden mal kleineres Schwarzes Loch von einer Sonnenmasse.
Mit dieser Einschränkung und der geringen Dichte der DM ist klar, dass nicht allzu viel davon in ein Schwarzes Loch hineinfallen kann.
@harastos
Kannst ja mal googeln. Siehe z.B.
https://www.haverford.edu/physics-astro/dcross/academics/papers/cooperstock_review.pdf
Neben den Rotationskurven gibt es aber noch viele andere, davon unabhängige Hinweise auf Dunkle Materie:
– Die Bewegung der Galaxien in Galaxienhaufen wäre ohne DM zu schnell, um diese zusammen zu halten,
– Die Verteilung der DM lässt sich anhand von Gravitationslinseneffekten kartieren und ist nicht immer identisch verteilt, wie die sichtbare Materie.
– In Simulationen kommt nur dann eine Verteilung der Galaxien heraus, die der Beobachtung entspricht, wenn man das fünffache an beobachteter leuchtender Materiedichte verwendet.
– Das gleiche gilt für die Häufigkeit der Elemente, die während des Urknalls entstanden sind, und die eine bestimmte Dichte über eine bestimmte Zeit halten mussten, um die heute beobachteten Mengenverhältnisse zu bilden.
– Schließlich kann man am Multipol-Spektrum der kosmischen Hintergrundstrahlung ablesen, wieviel Dunkle Materie, Dunkle Energie und leuchtende Materie vorhanden sein muss, um die beobachtete Abhängigkeit zu ergeben.
Die auf so viele Weisen unabhängig voneinander ermittelten Ergebnisse deuten alle auf die gleiche Dichte der DM von ca. 22-25% der kritischen Dichte hin. Ein alternatives Modell, das dies alles erklärt, kennt niemand. Deswegen bricht auch nicht wegen eines Papers das DM-Modell gleich zusammen, da müssten schon sehr außergewöhnliche Ergebnisse präsentiert und unabhängig bestätigt werden.
Nunja… mit zweidimensionalen Darstellungen des Raum-Zeit-Kontinuums ist das so eine Sache. Ich finde es einfacher es sich als eine Flüssigkeit vorzustellen.
So verdichtet sich das Raum-Zeit-Kontinuum wie auch der Druck in den Ozeanen mit steigender Tiefe zunimmt – wir sprechen von gekrümmtem Raum, aber das trifft es im 4-Dimensionalen Universum eigentlich nicht, das verwendete Modell ist einfach 2 (3) dimensional und so einfach unzureichend).
Zu beachten hierbei ist das wir bei „druck“, bzw. einer Verdichtung des Raum-Zeit-Kontinuums nicht von „Zeitkompression“ im herkömmlichen Sinn sprechen. Im Prinzip wird die Zeit zäher – d.h. vergeht langsamer in der nähe großer Massen, wobei der Begriff „Zeitkompression“ herkömmlich als Zeitraffer begriffen wird – das Gegenteil ist der Fall.
In letzter Zeit hört man eine Menge darüber das sich die selben Ergebnisse durch relativistische Thermodynamik ableiten lassen die man herkömmlicher Weise über die Gravitationsfeldgleichungen abgeleitet hat. Sie sind mathematisch gesehen identisch.