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THEMA: Galaxien ohne Dunkle Materie

Galaxien ohne Dunkle Materie 21 Jun 2019 00:10 #52966

@Arrakai,

Das ist doch nur mathematische Spielerei. Was mir fehlt ist die physikalische Begründung dafür.
Ich greif mal etwas frei aus der Luft: Wenn man fände das Gravitation mit sich selbst wechselwirkt dann würde das eine Modifikation rechtfertigen, sie liese sich physikalisch erklären. Einfach eine Formel zusammenbasteln die die Meßergebnisse nachzeichnet löst ja das Problem nicht.

Wäre es da nicht ehrlicher einfach nur zu sagen das man mit der µ-Funktion die Wirkung der DM (was immer das ist) ganz gut nachbilden kann statt MOND als eigenständige Theorie zu vermarkten?

PS:
Ich hatte das Thema bisher ignoriert. Jetzt bin ich enttäuscht. Dachte da steckt mehr dahinter.

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Galaxien ohne Dunkle Materie 21 Jun 2019 00:24 #52968

Merilix schrieb: Das ist doch nur mathematische Spielerei. Was mir fehlt ist die physikalische Begründung dafür.


MOND basiert nur auf Beobachtung. Das wurde alles rein empirisch ermittelt, ohne dass es eine zwingende Begründung ausgehend von der sonstigen Physik gibt. Es gibt bspw. keinen theoretischen Grund dafür, dass a0 genau den Wert hat, den es hat... Aber das gilt ja auch für das Standardmodell der Teilchenphysik, das trotzdem sehr erfolgreich angewandt wird.

Aber klar, damit kann kein Physiker so richtig zufrieden sein. Daher forschen die Teilchenphysiker nach der Grand Unified Theory, die das Standardmodell ablösen soll. Und die MOND-Befürworter suchen nach einer funktionierenden, relativistischen, lorentzinvarianten Theorie, die auf MOND basiert...

Merilix schrieb: Wäre es da nicht ehrlicher einfach nur zu sagen das man mit der µ-Funktion die Wirkung der DM (was immer das ist) ganz gut nachbilden kann statt MOND als eigenständige Theorie zu vermarkten?


Weil die DM bei einer funktionierenden, relativistischen, lorentzinvarianten Theorie, die auf MOND basiert, einfach eine überflüssige Zusatzannahme wäre. Dann richtet es ja wieder alleine die baryonischen Materie...

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Galaxien ohne Dunkle Materie 21 Jun 2019 00:29 #52969

@Merilix

Naja, das Standardmodell der Teilchenphysik ist wie gesagt ähnlich entstanden. Dort wurden ganze 18 (!) Parameter, deren Werte nicht aus der Theorie hervorgehen, anhand von experimentellen Ergebnissen festgelegt (s. Wiki). Und dennoch ist es eine der erfolgreichsten Theorien in der Geschichte der Physik...

PS.: So ganz ohne kannˋs aus wissenschaftlicher Sicht auch nicht sein. Oliver Müller et al. haben es 2018 mit ihren Forschungsergebnissen immerhin geschafft, auf die Titelseite von Science zu kommen...

Müller O., Pawlowski M., Jerjen H., Lelli, F. „A whirling plane of satellite galaxies around Centaurus A challenges cold dark matter cosmology“, Science 359, 534

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Galaxien ohne Dunkle Materie 21 Jun 2019 05:42 #52970

Merilix schrieb:

Das ist doch nur mathematische Spielerei. Was mir fehlt ist die physikalische Begründung dafür.

Hm, ist letztlich Newtons Physik nicht auch lediglich eine Deskription? Also ich empfinde nicht, dass Newtons Sätze theoretisch begründet wurden. Hat er nicht auch eigentlich konstatiert, dass, soweit er eine bestimmte Mathematik ansetzt, dies eine hervorragende Beschreibung des Beobachtbaren ist?
Seine Leistung war, dass er vorausgesetzt hatte, dass alles im Universum zu allen Zeiten und an allen Orten gleichen Gesetzen unterworfen ist. Das ist doch an sich ex ante betrachtet zu der damaligen Zeit eher ein gewagtes Postulat, wenn es auch ein wenig in der Luft lag. Wissenschaftshistorisch war das Spät-Mittelalter bzw. die Renaissance so die Zeit der Sturköpfe. Die Sturheit war bis heute aber tatsächlich sehr erfolgreich.
Na, und an anderer Stelle beginnen doch tatsächlich einige theoretische Physiker darüber nachzudenken, ob die Naturgesetze zwar nicht ortsabhängig, aber sich vielleicht in der Zeit geändert haben.


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Galaxien ohne Dunkle Materie 21 Jun 2019 11:10 #52975

D.Rajic schrieb: Hm, ist letztlich Newtons Physik nicht auch lediglich eine Deskription? Also ich empfinde nicht, dass Newtons Sätze theoretisch begründet wurden. Hat er nicht auch eigentlich konstatiert, dass, soweit er eine bestimmte Mathematik ansetzt, dies eine hervorragende Beschreibung des Beobachtbaren ist?

Das sehe ich überhaupt nicht so.
Er postuliert eine anziehende Kraft die das 1/r² Verhalten zeigt. Ein Verhalten das sich mit Kugelgeometrie physikalisch begründen lässt. \(A_O=4\pi r^2\). Dazu eine Kopplungskonstante G. Eigentlich ist G verkehrt. Nicht im Sinne von falsch sondern verkehrt herum. Dreht man die nämlich auf den Kopf zieht \(4\pi\) heraus hat das Gesetz die gleiche Form wie das Coloumb Gesetz \(F = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \frac{q_1 \, q_2}{r^2}\), eine Kraft die ebenfalls räumlich wirkt.
Das ist keine Radosophie sondern physikalisch wohl begründbar.

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Galaxien ohne Dunkle Materie 21 Jun 2019 11:15 #52976

Merilix schrieb: Er postuliert eine anziehende Kraft die das 1/r² Verhalten zeigt. Ein Verhalten das sich mit Kugelgeometrie physikalisch begründen lässt

Klar läßt es sich begründen, genauso wie sich 1/r begründen läßt (Gummiband) oder 1/r³ (Volumenverdünnung), oder 1/r⁴ (Verdünnung und gleichzeitig Ermüdung) etc.

Wenn es sein muss, kann ich Dir auch 1/r2,5 oder 1/r2,0001 begründen....

Zuerst kommt die Beobachtung, erst danach die Mustererkennung, und zuletzt der Versuch der kausalen Begründung, ist doch logisch?
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Galaxien ohne Dunkle Materie 21 Jun 2019 11:46 #52977

Merilix schrieb: Das sehe ich überhaupt nicht so.


Und wie siehst du dann das Standardmodell der Teilchenphysik?

Merilix schrieb: Dazu eine Kopplungskonstante G.


Die allerdings auch nur empirisch ermittelt wurde, genauso wie \( a_0 \)... Wie gesagt, falls MOND sich bestätigt, wäre das eine neue Naturkonstante. Und die werden gemeinhin alle empirisch ermittelt...

Merilix schrieb: Das ist keine Radosophie sondern physikalisch wohl begründbar.


Sobald man die endgültige Form von μ(x) kennt, wird sich bei einer komplett ausformulierten Theorie auch eine physikalische Begründung zeigen. Momentan ist diese Funktion in ihren ausgefeilteren Variante aber bereits eine gute Interpolation, mit der sich die Beobachtungen hinreichend gut beschreiben lassen. Interpolation ist jetzt nicht direkt optimal, aber auch nicht per se verwerflich...

Hier übrigens eine Variante, die besser funktioniert (die sog. Standardfunktion):

\( \operatorname \mu \big( \frac{a}{a_0} \big) = \sqrt{ \frac{1}{1+ \big( {\frac{a_0}{a}} \big)^2 } } \)

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Galaxien ohne Dunkle Materie 21 Jun 2019 12:35 #52978

Merilix schreibt:

Eigentlich ist G verkehrt. Nicht im Sinne von falsch sondern verkehrt herum. Dreht man die nämlich auf den Kopf zieht 4π
heraus hat das Gesetz die gleiche Form wie das Coloumb Gesetz

Ja, dass die Formeln der Gravitation und der elektromagnetischen Kraft sich so ähneln, ist tatsächlich erstaunlich und dem Grundsatz nach sind beide unbegrenzt weit wirksam (was bei der EM-Kraft aber wegen des Aufeinandertreffens von Ladungen sich nicht realisiert; angesichts der Kraft für uns wohl ein Glück). Aber ich würde es richtig beängstigend finden, wenn Newton das schon gewusst hat. Er hat meines Wissens nie einen entsprechenden Versuch gemacht, eine Theorie verfasst und er war schon einige Zeit tot, bevor de Coloumb geboren wurde. Um das klar zu haben: Zu beobachten und schlussfolgern ist nichts Böses, sondern eher - wie raraisch sagt - doch an sich logisch.


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Galaxien ohne Dunkle Materie 21 Jun 2019 13:40 #52979

Merilix schrieb: Eigentlich ist G verkehrt. Nicht im Sinne von falsch sondern verkehrt herum. Dreht man die nämlich auf den Kopf zieht \(4\pi\) heraus hat das Gesetz die gleiche Form wie das Coloumb Gesetz \(F = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \frac{q_1 \, q_2}{r^2}\), eine Kraft die ebenfalls räumlich wirkt.
Das ist keine Radosophie sondern physikalisch wohl begründbar.

Das kann man machen wie ein Dachdecker: "wie man will"

Du kannst das Coulombgesetz auch, wie früher üblich mit der Coulombkonstante kC=1/4ε°π ausdrücken:
F = q·Q·kC/r²

Du darfst Dir sogar eine private Konstante ausdenken und die Diskrepanz durch andere Faktoren ausgleichen ...

Aber der Divisor 4r²π wäre schon besser, weil tatsächlich die Kugeloberfläche maßgeblich ist, und nicht das Quadrat des Abstandes r². Das sagt uns zumindest die Lehre von den Feldlinien und die Erfahrung, dass em.Strahlung nicht ermüdet (Quanten) sondern verdünnt wird (Wahrscheinlichkeit). Wie dies bei der Gravitation zu begründen wäre, müßte ich aber erst überlegen ....

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Galaxien ohne Dunkle Materie 21 Jun 2019 18:14 #52988

Arrakai schrieb: Und wie siehst du dann das Standardmodell der Teilchenphysik?

Was hat newton mit der Teilchenphysik zu tun? Der Einwand ist ablenkend.

Merilix schrieb: Dazu eine Kopplungskonstante G.

Die allerdings auch nur empirisch ermittelt wurde, genauso wie \( a_0 \)...
[/quote]
Richtig. Das haben KopplungsKonstanten so ansich. Es sind Umrechnungsfaktoren zwischen den verschiedenen Einheiten.
Man könnte die Einheiten Länge, Masse und Zeit auch so festlegen das man mit G=1 rechnen kann. Egal welchen Wert die Konstante hat, am Charakter der Funktion ändert sich nichts.
Mit einer Funktion wie \(\mu(x)\) die eine Abhängigkeit von einer Variablen beschreibt geht das so nicht.

Arrakai schrieb: Sobald man die endgültige Form von μ(x) kennt, wird sich bei einer komplett ausformulierten Theorie auch eine physikalische Begründung zeigen.

Vieleicht stellt sich ja eines Tages heraus das µ(x) eine Näherungsfunktion für die Dichteverteilung der DM im Umfeld von Galaxien (falls man die tatsächlich finden sollte)^^

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Galaxien ohne Dunkle Materie 21 Jun 2019 18:21 #52990

Merilix schrieb: Was hat newton mit der Teilchenphysik zu tun? Der Einwand ist ablenkend.


War nicht als Ablenkung gedacht sondern nur der Hinweis, dass das Standardmodell extrem erfolgreich ist, obwohl es ebenfalls auf theoretisch sehr wackligen Füßen steht... ;)

Merilix schrieb: Mit einer Funktion wie \(\mu(x)\) die eine Abhängigkeit von einer Variablen beschreibt geht das so nicht.


Naja, wie gesagt, ich finde eine Interpolationsfunktion jetzt nicht so schlimm... Aber okay, das kann man unterschiedlich beurteilen. Man muss aber faierer Weise sagen, dass man die DM auch nur durch Simulationen lokalisieren kann, und nicht durch eine Formel. Es wäre natürlich fast schon lustig, wenn die finale Formel für \(\mu(x)\) am Ende ...

Merilix schrieb: Vieleicht stellt sich ja eines Tages heraus das µ(x) eine Näherungsfunktion für die Dichteverteilung der DM im Umfeld von Galaxien (falls man die tatsächlich finden sollte)^^


... tatsächlich "eine Näherungsfunktion für die Dichteverteilung der DM" wäre... Da muss ich dir sowas von echt geben! :lol:

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Galaxien ohne Dunkle Materie oder warum es an der Zeit ist, MOND ernst zu nehmen 18 Okt 2019 16:53 #59123

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Lulu schrieb:

Josef M. Gaßner schrieb: Na ja, Fake News würde ich es nicht nennen, weil der Begriff unterstellt, dass es eine manipulative, vorgetäuschte Nachricht gewesen wäre. Tatsächlich war es einfach ein Fehler in der Entfernungsbestimmung. Wir haben bereits ein Video dazu erstellt, aber wegen unserer derzeitigen 50-Jahre-Mond-Reihe ist es im Uploadplan nach hinten gerutscht...
Alle Anhänger der modifizierten Gravitation hat es gefreut - sie sind wieder im Rennen. Dass eine bestimmte Galaxie DM in Form von Teilchen nicht enthält wäre einfacher zu erklären gewesen, als dass an einem bestimmten Ort im Universum die Gravitation anders funktionieren sollte als sonst...


Hallo Josef,

Dazu nur zwei Anmerkungen:

1. Die Debatte um die ultradiffusen Galaxien DF2, DF4 ( und auch DF44, die beinahe vollständig aus Dunkler Materie bestehen sollte ) ist noch nicht vorbei.
Pieter van Dokkum hat bereits neue Messungen zur Entfernungsbestimmung angekündigt.

The only way to be completely sure is to measure the tip of the red giant branch from deeper HST imaging than we have now. If we're wrong it will demonstrate it, and if we're right it will give a more accurate distance to DF2/DF4 and the NGC1052 group.


2. Die modifizierte Gravitation war nie aus dem Rennen, denn die Fehlerintervalle der gemessenen und der mit MoND berechneten Geschwindigkeitsdispersionen überlappen, und zwar sowohl bei der urspünglich angegebenen Entfernung als auch bei der nun von der Trujillo-Gruppe gemessenen Entfernung. In der ursprünglichen Entfernung wäre DF2 so nahe zu NGC 1052 gelegen gewesen, dass der "external field"-Effekt gegriffen hätte.

Small systems falling in an external field

In many cases we deal with a small subsystem falling freely in the field of a much larger and much more massive mother system. For example, stars, gas clouds, globular clusters, or satellite galaxies falling in the field of a mother galaxy, or a galaxy in the field of a galaxy cluster. The internal accelerations, gin, inside the subsystem - i.e. those relative to its center of mass -- can be smaller (as in many dwarf satellites) or larger (as in stars) than its free-fall acceleration.

In light of the inherent nonlinearity of MOND, two questions then arise: a. How do the motions internal to the subsystem affect its motion in the mother system? In existing MOND theories the answer is that the center-of-mass motion of the subsystem is not affected by the internal structure and dynamics in the limit of small and light subsystems (Bekenstein & Milgrom, 1984; Milgrom, 2010a). b. How are internal dynamics affected by the external, free-fall acceleration gex? The generic answer is that they are affected, through the so called external-field effect (EFE) (Milgrom, 1983a; Bekenstein & Milgrom, 1984; Milgrom, 2014). For example, if gex≫a0, the internal dynamics is Newtonian. If gin≪gex≪a0, the internal dynamics is approximately Newtonian, but with an effective gravitational constant Geff∼Ga0/gex.


www.scholarpedia.org/article/The_MOND_pa...of_galactic_dynamics

Gruß,
Lulu

Nachtrag: aktuelle Veröffentlichung zum external field effect in MoND und seiner Anwendung bei DF-2 und DF-4

arxiv.org/abs/1906.03268



Update: Nach der letzten Wendung in dieser Geschichte ist es mal wieder an der Zeit, ein neues Video zu erstellen. Es war wohl doch kein Fehler in der Entfernungsbestimmung.

arxiv.org/abs/1910.07529

Previous studies have shown that the large, diffuse galaxies NGC1052-DF2 and NGC1052-DF4 both have populations of unusually luminous globular clusters as well as a very low dark matter content. Here we present newly-obtained deep Hubble Space Telescope (HST) Advanced Camera for Surveys (ACS) imaging of one of these galaxies, NGC1052-DF4. We use these data to measure an accurate distance of the galaxy from the location of the tip of the red giant branch (TRGB). We find a rapid increase in the number of detected stars fainter than I814≈27.3, which we identify as the onset of the red giant branch. Using a forward modeling approach that takes the empirically-determined photometric uncertainties into account, we find a TRGB magnitude of mI,TRGB=27.31±0.09. The inferred distance, including the uncertainty in the absolute calibration, is DTRGB=18.8+0.9−1.1 Mpc. A standard edge-detection technique gives a very similar result. The TRGB distance of NGC1052-DF4 is consistent with the previously-determined surface brightness fluctuation distance of DSBF=18.7±1.7 Mpc to NGC1052-DF2 and confirms that both galaxies are members of the NGC1052 group at ≈19 Mpc. We conclude that the unusual properties of these galaxies cannot be explained by distance errors. The distance uncertainty can be further reduced with deeper data taken over multiple epochs, which will be obtained for NGC1052-DF2 in a Cycle 27 program.


Gruß,
Lulu

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