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THEMA: Warum verklumpt Dunkle Materie nicht gravitativ?

Warum verklumpt Dunkle Materie nicht gravitativ? 22 Jul 2015 17:28 #63

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Ein Verständnisfrage zur Dunklen Materie. Es heißt immer, sie würde einzig und allein der Gravitation unterliegen und sonst keiner anderen Naturkraft. Wenn sich die schnellen Umlaufgeschwindigkeiten der Sterne in den Außenbezirken der Galaxien tatsächlich nur durch das Vorhandensein von Dunkler Materie (außer die MOND-Theorie wäre auch eine Erklärung) erklären läßt, die sich um den Halo der Galaxis sammelt, dann verstehe ich nicht, warum die Dunkle Materie nicht schon längst gravitativ kollabiert ist.

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Warum verklumpt Dunkle Materie nicht gravitativ? 22 Jul 2015 21:00 #77

Wie Sie aus der Graphik 5.11 im Buch ersehen, gibt es auf großen Skalen eine Verklumpungstendenz der DM. Der genaue Vorgang ist uns nicht bekannt. Bei der Verklumpung sichtbarer Materie spielen Kühlungsprozesse eine wesentliche Rolle - verbunden mit Photonen durch Stoßanregung, Bremsstrahlung, Vibration, Rotation usw... Derartige Photonen, die Energie abführen können, fehlen uns bei der DM.

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Warum verklumpt Dunkle Materie nicht gravitativ? 30 Okt 2015 20:34 #1058

Schaut man sich die Grafik zur Rotationsgeschwindigkeit an, folgt daraus, dass die Verteilung der Dunklen Materie anders sein muss als die Verteilung der sichtbaren. Die sichtbare Materie ist mehr um den Galaxienkern zu finden, die Dunkle Materie deutlich homogener in der Galaxis verteilt. Hieraus ergeben sich für mich einige Schlussfolgerungen (wenn ich mich nicht irre).

Als wahrscheinlicher Grund für die Verteilung der DM fällt mir die Drehimpulserhaltung ein. Somit würde sich fast jedes DM-Teilchen in der Milchstraße auf einer Ellipsenbahn um das galaktische Zentrum bewegen. Die Geschwindigkeit müsste kleiner als 530 km/s (Fluchtgeschwindigkeit Milchstraße) sein, aber auch nicht zu niedrig. Sonst würden die DM-Teilchen entweder gravitativ von Sternen eingefangen (wofür zumindest in unserem Sonnensystem wohl nichts spricht) oder sich zu nah am Zentrum aufhalten. Also müsste ihre Geschwindigkeit so etwa zwischen 100 km/s und 500 km/s liegen.

Bei sichtbarer Materie gibt es viele Möglichkeiten, Drehimpuls zu reduzieren, bei Dunkler Materie kann es somit keine geben. Sonst müsste in den vielen Milliarden Jahren ein größerer Teil in das zentrale Schwarze Loch gestürzt sein. Daher dürften DM-Teilchen neben dem Fehlen der elektromagnetischen Wechselwirkung auch nur einen winzigen Wirkungsquerschnitt für Stoß-Wechselwirkungen haben - und dies auch für Stöße zwischen zwei DM-Teilchen.

Wenn ein DM-Teilchen sein eigenes Anti-Teilchen wäre und es zu Beginn nicht wie bei sichtbarer Materie eine gigantisch Teilchen-Antiteilchen-Vernichtung gegeben hätte, dann wäre zu Beginn des Universums nur 1 DM-Teilchen pro über eine Milliarde sichtbare Teilchen entstanden (von einer Milliarde sichtbaren Teilchen blieb ja nur eines übrig). Daraus könnte man entweder auf eine sehr hohe Masse eines DM-Teilchens oder auf eine sehr geringe Entstehungswahrscheinlichkeit bei der Entstehung schließen.

Dies alles würde dafür sprechen, dass ein direkter Nachweis extrem schwierig ist.

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Warum verklumpt Dunkle Materie nicht gravitativ? 02 Nov 2015 20:20 #1096

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Josef M. Gaßner schrieb: … gibt es auf großen Skalen eine Verklumpungstendenz der DM.

Und auf „kleinen Skalen“ kommen sich die Teilchen schnell zu nahe und zerstrahlen in Gamma-Strahlung, würde ich tippen. Passt doch!
[Selbst gelöscht, da Irrtum]

ClausS schrieb: … und dies auch für Stöße zwischen zwei DM-Teilchen.

Ach, die können zusammenstoßen, ohne sich in Gamma-Strahlung aufzulösen? Das hatte ich anders verstanden.

ClausS schrieb: Daraus könnte man entweder auf eine sehr hohe Masse eines DM-Teilchens oder auf eine sehr geringe
Entstehungswahrscheinlichkeit bei der Entstehung schließen.

63% im jungen Universum und jetzt 95%, siehe:

commons.wikimedia.org/wiki/File:080998_U...240_after_Planck.jpg

Wobei die gravitative Wirkung dunkler Materie und dunkler Energie ja identisch ist und wir Materie und Energie zu 95% zusammen fassen können, oder?

ClausS schrieb: Sonst müsste in den vielen Milliarden Jahren ein größerer Teil in das zentrale Schwarze Loch gestürzt sein.


Bei der „Erstaunlichkeit“ der Größe einiger schwarzer Löcher und weil die Verklumpung der sichtbaren Materie doch wohl erst durch die vorherige Verklumpung der DM so schnell geschah (richtig?), fände ich es plausibel, wenn sehr viel mehr DM in den schwarzen Löchern gelandet ist, als sichtbare.

Außerdem würde ein Dunkle-Materie-Wirbel bis auf etwas Gamma-Strahlung bei Kollisionen kaum Strahlung verursachen, der "Druck" auf andere Teilchen ausüben würde, nicht so schnell in das Loch zu fallen, wenn ich die Erklärungen richtig verstanden habe. Also wachsen die Löcher mit DM schneller, oder?

Ist denn die DM und DE, die in schwarzen Löchern steckt, in den o. g. 95% bzw. 63% enthalten, oder käme die noch dazu?

Man muss dazu sagen, ich bin eigentlich Elektrotechniker und schöpfe nur aus dem, was ich hier gelernt habe.

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Warum verklumpt Dunkle Materie nicht gravitativ? 02 Nov 2015 21:02 #1098

Torsten C schrieb:

Josef M. Gaßner schrieb: … gibt es auf großen Skalen eine Verklumpungstendenz der DM.

Und auf „kleinen Skalen“ kommen sich die Teilchen schnell zu nahe und zerstrahlen in Gamma-Strahlung, würde ich tippen. Passt doch!

ClausS schrieb: … und dies auch für Stöße zwischen zwei DM-Teilchen.

Ach, die können zusammenstoßen, ohne sich in Gamma-Strahlung aufzulösen? Das hatte ich anders verstanden.


Wenn die Dunkle Materie Teilchen bei Kollisionen zerstrahlen würden, dann gäbe es im Universum viel Gammastrahlung und die Zahl der DM-Teilchen wäre heute bestimmt schon deutlich geringer.

Torsten C schrieb:

ClausS schrieb: Daraus könnte man entweder auf eine sehr hohe Masse eines DM-Teilchens oder auf eine sehr geringe
Entstehungswahrscheinlichkeit bei der Entstehung schließen.

63% im jungen Universum und jetzt 95%, siehe:

commons.wikimedia.org/wiki/File:080998_U...240_after_Planck.jpg

Wobei die gravitative Wirkung dunkler Materie und dunkler Energie ja identisch ist und wir Materie und Energie zu 95% zusammen fassen können, oder?


Vorsicht, dunkle Materie und dunkle Energie dürfen keinesfalls in einen Topf geworfen werden.

Dunkle Materie wirkt anziehend und stabilisiert dadurch Galaxien (siehe etwa die Rotationskurven). Die Dunkle Materie besteht vermutlich aus schweren nicht elektromagnetisch wechselwirkenden Teilchen.

Dunkle Energie wirkt abstoßend und ist verantwortlich für die beschleunigte Expansion des Universums. Was die dunkle Energie ist, ist derzeit noch unbekannt, möglicherweise hat sie mit Vakuumenergie zu tun.

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Warum verklumpt Dunkle Materie nicht gravitativ? 02 Nov 2015 22:30 #1102

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ClausS schrieb: Wenn die Dunkle Materie Teilchen bei Kollisionen zerstrahlen würden, dann gäbe es im Universum viel Gammastrahlung und die Zahl der DM-Teilchen wäre heute bestimmt schon deutlich geringer.


OK, das hatte ich in diesem Video bei 1:10 aufgeschnappt. Stimmt das nicht? OK.

ClausS schrieb: Dunkle Energie wirkt abstoßend


OK, Photonen ja auch, das kann ich begreifen. Danke. B)

Ich dachte zunächst daran dass die "Gezeitenkraft" auch auf die Energie wirkt. Aber dieser Effekt ist natürlich deutlich unterlegen, sorry. :oops:

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Warum verklumpt Dunkle Materie nicht gravitativ? 03 Nov 2015 18:32 #1120

Torsten C schrieb:

ClausS schrieb: Wenn die Dunkle Materie Teilchen bei Kollisionen zerstrahlen würden, dann gäbe es im Universum viel Gammastrahlung und die Zahl der DM-Teilchen wäre heute bestimmt schon deutlich geringer.


OK, das hatte ich in diesem Video bei 1:10 aufgeschnappt. Stimmt das nicht? OK.


Das Video kannte ich nicht. Das Video sagt übrigens, dass Kollisionen von DM-Teilchen mit Selbstvernichtung sehr selten sind (zumindest unter normalen Umständen).

Ich hatte nur die Überlegung angestellt, dass die große Mehrheit der existierenden Dunkle Materie Teilchen kurz nach dem Urknall entstanden sind. Mir ist zumindest kein möglicher Prozess bekannt, bei dem aktuell große Mengen von DM-Teilchen entstehenden können. Daraus hatte ich geschlossen, dass es keinen Mechanismus geben dürfte, der in den letzten 13,x Milliarden Jahren in nennenswertem Umfang DM-Teilchen vernichtet hat. Ob diese Überlegung stimmt, kann ich nicht sagen.

Wenn der Wirkungsquerschnitt für Kollisionen von DM-Teilchen mit Selbstvernichtung minimal klein ist, dann würde es dieser Überlegung nicht einmal widersprechen.

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