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THEMA: Axion

Axion 30 12. 2019 17:35 #62995

Wird wirklich ein neues Teilchen benötigt, um die Gravitation zu erklären oder reichen die Photonen (aller Wellenlängen) aus um einen Teil der fehlenden Gravitationswirkung zu erklären?

Dazu meine Frage, die ich für die 5-Jahre-UWudL-Feier formuliert hatte:

Jürgen schrieb: 16. Haben Photonen eine gravitative Wirkung auf Materie und wie groß ist diese ggf. in einer Galaxie? – Können Photonen ein Teil der „Dunklen Materie“ sein?


Also keine „Dunkle Materie“ sondern das Licht selbst?

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Betreff des ThemasDatum des letzten Beitrages
Dunkele Materie, MaCHOs WIMPs TeVeS MoND Axion NeutralinoSonntag, 29 Dezember 2019

Axion 30 12. 2019 18:53 #63001

Photonen reichen bei weitem nicht aus.

Von Sternen werden zwar kontinuierlich Photonen ausgesandt, im Vergleich zur Masse der Sterne ist deren Energie minimal. Die stellaren Photonen sind es daher ganz sicher nicht.

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Axion 30 12. 2019 18:55 #63002

Die Frage hatten wir schon.

Die Hingtergrundstrahlung macht nicht einmal den Bruchteil eines Prozentes der Dichte des Universums aus und die ist nochmals um viele Dimensionen stärker als alles sichtbare Licht der Sterne.

Ωγ = 5,38e-5 inkl CMB
ΩCMB = 5,38e-5

so zumindest die Schätzungen

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Axion 30 12. 2019 20:09 #63011

ClausS schrieb: Photonen reichen bei weitem nicht aus.

Von Sternen werden zwar kontinuierlich Photonen ausgesandt, im Vergleich zur Masse der Sterne ist deren Energie minimal. Die stellaren Photonen sind es daher ganz sicher nicht.

ra-raisch schrieb: Die Hingtergrundstrahlung macht nicht einmal den Bruchteil eines Prozentes der Dichte des Universums aus und die ist nochmals um viele Dimensionen stärker als alles sichtbare Licht der Sterne.

Die Hintergrundstrahlung kann es aufgund ihrer Verteilung nicht sein. Allerdings dürfen wir nicht nur das sichtbare Licht berücksichtigen.

Wenn die Axionen dafür verantwortlich sein sollen, müssten die Sterne, entsprechend auch unsere Sonne, ein Vielfaches der normalen Strahlung in die zusätzlichen Photonen und Magnetfelder stecken.
Können die Sterne dies leisten ohne sich durch deutlich kürzere Lebensdauer zu verraten?

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Axion 30 12. 2019 20:38 #63016

Jürgen schrieb: Können die Sterne dies leisten ohne sich durch deutlich kürzere Lebensdauer zu verraten?

Da habe ich auch große Zweifel. Die Strahlung der Sonnen beträgt in ihrer gesamten Lebenszeit nur einen geringen Bruchteil ihrer Masse. Da kann ja nicht das Vielfache ihrer Masse dabei herauskommen.

Allerdings müßte sich die DM ja bereits kurz nach dem Urknall gebildet haben, und da war ja genügend Strahlung vorhanden. Ich denke ja immer noch dass es sich dabei um Zerfallsprodukte der Antimaterie handelt, die mit zusätzlicher Strahlung angereichert wurden bzw zwecks Zerfall Strahlung aufnehmen mussten.

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Axion 31 12. 2019 10:34 #63044

Ich habe verstanden, dass es offenbar um die Photonen geht, die sich seit 13.x Mrd. Jahren in Axionen umgewandelt haben könnten.

Allerdings verstehe ich bei diesem Konzept nicht, weshalb diese Axionen eine andere Verteilung als Photonen bilden sollten indem sie Halos um Galaxien bilden.

Ist die Erwartung des Impulses dieser Teilchen so gering, dass die Mehrzahl der Axionen den Gravitationsraum ihrer Galaxie nicht verlassen können?

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Axion 31 12. 2019 11:34 #63047

Jürgen schrieb: Ist die Erwartung des Impulses dieser Teilchen so gering, dass die Mehrzahl der Axionen den Gravitationsraum ihrer Galaxie nicht verlassen können?

Gute Frage.

Wenn diese Teilchen schon so lange existieren, sollte sich ihre Geschwindigkeit durch die Expansion seit der Rekombination um den Faktor (vermutlich) 1090 verringert haben, so lange sie gravitativ ungebunden sind. Selbst aus v≈c werden damit moderate vpec=300 km/s Pekuliargeschwindigkeit. Die Milchstraße hat bereits eine Pekuliargeschwindigkeit von vMil = 565 km/s, der Große Attraktor vGA = 552 km/s.

Die Expansion glättet auch die Geschwindigkeiten, so wie das Licht rotverschoben wird. Ob es exakt derselbe Faktor ist, bin ich mir aber jetzt nicht ganz sicher. Die obigen Geschwindigkeiten sind dafür bisschen groß.
Der Strahlungsdruck der Hintergrundstrahlung würde ebenfalls abbremsen, aber dafür soll DM ja unempfindlich sein ....

Jürgen schrieb: Ich habe verstanden, dass es offenbar um die Photonen geht, die sich seit 13.x Mrd. Jahren in Axionen umgewandelt haben könnten.

So habe ich das auch verstanden, kann dem Gedanken aber sehr wenig abgewinnen. Der Zerfall der Antimaterie muss viel früher stattgefunden haben und die DM muss ja auch schon früher (jedenfalls vor der Rekombination) existiert haben (Silk Dämpfung). Die Bildung von DM im Labor (Energiedefizit) wird auch nicht beobachtet bzw durch Neutrinos erklärt.

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Axion 31 12. 2019 12:55 #63050

ra-raisch schrieb: Wenn diese Teilchen schon so lange existieren, sollte sich ihre Geschwindigkeit durch die Expansion seit der Rekombination um den Faktor (vermutlich) 1090 verringert haben, so lange sie gravitativ ungebunden sind.


Die Dynamik Milliarden Jahre alter Galaxien unterscheidet sich meines Wissens nicht von den heutigen. Daher kann ich mir eher weniger vorstellen, dass eine Abbremsung von DM-Teilchen eine wesentliche Rolle spielen.

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Axion 31 12. 2019 14:03 #63053

ClausS schrieb:
ra-raisch schrieb: Wenn diese Teilchen schon so lange existieren, sollte sich ihre Geschwindigkeit durch die Expansion seit der Rekombination um den Faktor (vermutlich) 1090 verringert haben, so lange sie gravitativ ungebunden sind.


Die Dynamik Milliarden Jahre alter Galaxien unterscheidet sich meines Wissens nicht von den heutigen. Daher kann ich mir eher weniger vorstellen, dass eine Abbremsung von DM-Teilchen eine wesentliche Rolle spielen.

Es geht um die abbremsende Wirkung der Expansion auf die Pekuliargeschwindigkeiten.

Diese müßte aber eine bremsende Beschleunigung d(v-v*t*H)/dt=a=-H·v haben. Wenn wir von einer anfänglichen maximalen Pekuliargeschwindigkeit v=c ausgehen, ergibt sich heute ungefähr mit tnow≈1/H° und mit H=H°
vnow = v-|a|·t = 0
Mit genaueren Zahlen t=13,8 Mrd Jahre - 373000 Jahre = 13,4 Mrd Jahre und H° = 2,197e-18 1/s ergibt sich (bei konstantem H=H°)
c-0,93596c = 19197 km/s

Das wäre nun wieder sehr viel, aber ein Anfangswert von c und ein konstantes H sind auch wenig realistisch.

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Axion 31 12. 2019 14:48 #63056

Die Information über den Dopplereffekt der ursprünglichen Galaxien sollte dabei erhalten bleiben.

Daher kann für die Rechnung bei Beobachtung alter Galaxien nur deren Alter (ca. 1 Mrd. Jahre) angesetzt werden.

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Axion 31 12. 2019 18:51 #63060

Jürgen schrieb: Die Information über den Dopplereffekt der ursprünglichen Galaxien sollte dabei erhalten bleiben.

Daher kann für die Rechnung bei Beobachtung alter Galaxien nur deren Alter (ca. 1 Mrd. Jahre) angesetzt werden.

Es ist so, dass sich der Dopplereffekt nicht vom kosmischen expansionsbedingten Dopplereffekt unterscheiden läßt. Wenn man das Alter kennt, kann man aus dem verbleibenden Dopplereffekt auch die damalige Pekuliargeschwindigkeit berechnen. Allerdings vertraut man eher darauf, dass diese damals nicht so arg hoch war und daher schließt man aus der Rotverschiebung auf das Alter. Jede Galaxie ist ein gebundenes System und sollte daher keine allzu hohe Pekuliargeschwindigkeit besitzen, da sich die Einzelgeschwindigkeiten der Bestandteile ja ausnivellieren.

Aber es ging ja jetzt um die DM, die nicht weit entfernt ist sondern um unsere Galaxie herum. Und meine Überlegung zu Pekuliarbewegungen des GA und der Milchstraße beruhen auf entsprechenden verlässlichen Veröffentlichungen.

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Axion 01 01. 2020 17:57 #63087

Wenn die Expansion des Raums dazu führt, dass die DM von der Gravitation einer Galaxie eingefangen wird, müssen entfernte und somit ältere Galaxien sich von den lokalen unterscheiden.

Insofern ist das Argument von ClausS plausibel.

Möglicherweise können es Teilchen sein, die entgegen der Rotationsrichtung der Galaxie eingefangen werden.

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Axion 12 01. 2020 09:34 #63691

ra-raisch schrieb: Wenn diese Teilchen schon so lange existieren, sollte sich ihre Geschwindigkeit durch die Expansion seit der Rekombination um den Faktor (vermutlich) 1090 verringert haben, so lange sie gravitativ ungebunden sind.
...
Die Expansion glättet auch die Geschwindigkeiten, so wie das Licht rotverschoben wird. Ob es exakt derselbe Faktor ist, bin ich mir aber jetzt nicht ganz sicher. Die obigen Geschwindigkeiten sind dafür bisschen groß.

ra-raisch schrieb:
ClausS schrieb: Die Dynamik Milliarden Jahre alter Galaxien unterscheidet sich meines Wissens nicht von den heutigen. Daher kann ich mir eher weniger vorstellen, dass eine Abbremsung von DM-Teilchen eine wesentliche Rolle spielen.

Es geht um die abbremsende Wirkung der Expansion auf die Pekuliargeschwindigkeiten.

Ich fürchte, dies war von mir zu naiv gedacht. Die Pekuliargeschwindigkeiten bleiben wohl doch eher erhalten, es ergeben sich sonst Widersprüche. Lediglich in Begegnungen können Impulse gegenseitig übertragen und somit nivelliert werden.

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