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Thema: Dunkle Materie

  1. #1
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    Question Dunkle Materie

    Frage zu:

    Dunkle Materie
    N. Gedik
    http://www.fontaene.de/archiv/nr-19/dunklematerie01.htm
    [zitat]Indem sie die Masse der leuchtenden Materie einer Galaxie (d.h., Sterne, Gas und Staub) bemessen, können die Wissenschaftler die Umlaufgeschwindigkeit ihrer Sterne ermitteln.[/zitat]
    Ich mein ich verstehe den Gedankengang, nur frage ich mich wie sie die Materie bestimmen?
    Als ich letztens in meinen Perl Scripts in Sachen Shellaufrufen ein bisschen aufraeumen wollte:
    sed -n -e "s/system(\"mv \\\\\"\"\.\(.*\)\.\"\\\\\" \\\\\"\"\.\(.*\)\.\"\\\\\"\");/rename \1,\2;/p" *

  2. #2
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    Re: Dunkle Materie

    > nur frage ich mich wie sie die Materie bestimmen?
    Aus der Umlaufzeit (mithilfe der Kepplerformel).
    eh?

  3. #3
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    Re: Dunkle Materie

    Zitat Zitat von the_postman
    > nur frage ich mich wie sie die Materie bestimmen?
    Aus der Umlaufzeit (mithilfe der Kepplerformel).
    Welcher Umlaufszeit?

  4. #4
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    Re: Dunkle Materie

    Ich mein ich verstehe den Gedankengang, nur frage ich mich wie sie die Materie bestimmen?
    Wilde Vermutung: die Menge (Intensität) des abgestrahlten Lichts ist proportional zur Masse.
    http://www.astro.uni-bonn.de/~deboer/pdm/pdmdmtxt.html
    "Sternzählungen und Dunkle Materie" erläutert das ein bisschen detailierter.

    Mir drängt sich grad die Frage auf, wie die Theorie sich mit der von der Existenz eines großen schwarzen Loches im Zentrum der Galaxis verträgt...

    posty: kepler war vielseitig und hat mehr als ein Gesetz postuliert.
    astfgldings: 2pi / winkelgeschwindkeit

  5. #5
    BlackLight
    Guest

    Re: Dunkle Materie

    Hier nochwas zu dem Thema und der Theorie der "schwarzen Materie":
    Berechnungen der Masse unserer Galaxis zeigen, daß die in sichtbaren Objekten (Sterne, Gaswolken etc.) enthaltene Materie viel zu gering ist, um die durch die Eigenrotation unserer Galaxis bedingte Fliehkraft zu kompensieren. 90% ihrer berechneten Masse müssen somit in Form von unsichtbarer sogenannter dunkler oder schwarzer Materie existieren.
    Quelle
    @dig:
    Einmal schätzt man die Masse unserer Galaxie ab, z.b. es gibt x Milliarden sonnenähnliche Sterne, die Masse underer Sonne kennen wir, dann rechnet man noch die Massen der anderen Sterne dazu, schon hat man die Masse unserer Galaxie.

    Die andere Masse erhält man aus der Kepplerformel mit der Ausdenung und der Umlaufgeschwindigkeit unserer Galaxie.

    Die beiden liegen aber nicht in der gleichen Größenordnung, also muss eine Theorie her, die das erklärt.


    btw:
    K.a. ob die Existenz des Supermassiven Schwarzen Loches sich auf die Dunkle Materie Theorie auswirkt.

  6. #6
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    Re: Dunkle Materie

    Zitat Zitat von fippo
    Wilde Vermutung: die Menge (Intensität) des abgestrahlten Lichts ist proportional zur Masse.
    Das setzt aber dreierlei voraus. Erstens musst du exakt die Zusammensetzungen der "Strahler" (z.B. der Sonnen) kennen, zweitens musst du exakt die Entfernung kennen, drittens darf die Galaxie nur aus aktiven und intensiven "Strahlern" bestehen. Weiße Zwerge, Planeten und dergleichen sind verboten - sonst führt deine Methode zu nichts

    astfgldings: 2pi / winkelgeschwindkeit
    Ist ja schön und gut, bei der eigenen Galaxie kann man Rotationsgeschwindigkeit vielleicht noch bestimmen, aber bei fernen? Ich denke da hat man dann ein, zwei Probleme. Und die Geschwindigkeiten der eigenen Galaxie auf ferne zu übertragen ist per se nicht gerechtfertigt. Es fehlt der Beweis, dass es dort genauso ist, wie bei uns - mal ganz zu schweigen davon, dass es verschiedene "Galaxienmodelle" und verschiedene Altersstufen gibt ...

    Um's kurz zu machen, wenn, dann würde ich ja die Masse ferne Galaxien über deren Massenwirkung bestimmen. Sprich: Über den Gravitationslinseneffekt. Denn die Ablenkung des Lichts ist direkt proportional zur Masse

  7. #7
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    Re: Dunkle Materie

    the_postman:
    Die Rotationsgeschwindigkeit soll ja dann aus der Masse berechnet werden, nicht andersrum...
    [zitat]Der zweite Weg führt über die Gravitationsphysik. Wenn wir wissen, wie viel Materie die Galaxie enthält, können wir berechnen, wie schnell die Sterne um ihr Zentrum kreisen. Indem sie die Masse der leuchtenden Materie einer Galaxie (d.h., Sterne, Gas und Staub) bemessen, können die Wissenschaftler die Umlaufgeschwindigkeit ihrer Sterne ermitteln.[/zitat]

    fippo:
    Der erste Weg zur Bestimmung der Geschwindigkeit einer Sonne fuehrt ueber die Analyse des Lichts. Wuerde der zweite Weg auch darauf basieren, gaebe es nix mehr grosses zu vergleichen oder?
    [zitat]Erstens können sie die Eigenschaften des Lichts analysieren, das von Sternen in unterschiedlichen Teilen einer Galaxie ausgestrahlt wird. Diese Eigenschaften des Licht geben ihnen darüber Auskunft, wie schnell und in welcher Richtung (ob auf uns zu oder von uns weg) die Sterne rotieren.[/zitat]

    BlackLight:
    Wenn sie die Materie wirklich so bestimmt haben, dann verstehe ich nicht warum Abweichungen der Ergebnisse ueberhaupt verwunderlich sind. Ich meine die Massenverhaeltnis unserer "Umgebung" auf andere Galaxien zu uebertragen, ist doch keine genaue Massenberechnung?

    Astfgl: Der Gravitionslinseneffekt ist in dem artikel als unabhaengiger beweis beschrieben. bei dem vergleich der Rotationsgeschwindigkeiten ist davon nicht die rede...

    [zitat]Auch der so genannte Gravitationslinseneffekt bestätigt die Existenz dunkler Materie. Dieser Effekt tritt dann ein, wenn die Schwerkraft eines massiven Objekts das vorüberziehende Licht krümmt. Wenn beispielsweise ein Galaxienhaufen unseren Blick auf eine andere Galaxie blockiert, verzerrt die Schwerkraft dieses Galaxienhaufens das Licht der entfernteren Galaxie zu Ringen oder Bögen, je nach zu Grunde liegender Geometrie. Die Beobachtung dieser Ringe erlaubt dann die Berechnung der Masse, die nötig ist, um dieses Muster zu erzeugen. Berechnungen dieser Art bestätigen, dass Galaxienhaufen weit mehr Masse enthalten, als die leuchtende Materie eigentlich vermuten ließe.[/zitat]

    [edit]Natuerlich meinte ich in der ursprunglichen Fragestellung die Bestimmung der Masse der Materie und nicht die Bestimmung der Materie selber ... wie auch immer man Materie bestimmt. common typo
    Geändert von dig (03.02.2005 um 18:23 Uhr)
    Als ich letztens in meinen Perl Scripts in Sachen Shellaufrufen ein bisschen aufraeumen wollte:
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  8. #8
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    Re: Dunkle Materie

    Zitat Zitat von dig
    Astfgl: Der Gravitionslinseneffekt ist in dem artikel als unabhaengiger beweis beschrieben. bei dem vergleich der Rotationsgeschwindigkeiten ist davon nicht die rede...
    Ich hab zwar "Gravitationslinseneffekt" und "Rotationsgeschwindigkeit" in einem Posting geschrieben, aber das heißt nicht, dass ich die beiden in irgendeine Beziehung zueinander gesetzt habe

    Noch mal: Zum Bestimmen einer Galaxienmasse, nehme man den Gravitationslinseneffekt, die anderen hier vorgeschlagenen Methoden machen dich nicht glücklich. Deiner und fippos Antwort entnehme ich, dass ihr meine Frage nach der Umlaufzeit tatsächlich als Frage aufgefasst habt - dem war nicht so. Die Frage zielte eher darauf ab, dass man die Umlaufzeit entfernter Galaxien nicht einfach mal so bestimmen kann

  9. #9
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    Re: Dunkle Materie

    Zitat Zitat von Astfgl
    Ich hab zwar "Gravitationslinseneffekt" und "Rotationsgeschwindigkeit" in einem Posting geschrieben, aber das heißt nicht, dass ich die beiden in irgendeine Beziehung zueinander gesetzt habe

    Noch mal: Zum Bestimmen einer Galaxienmasse, nehme man den Gravitationslinseneffekt, die anderen hier vorgeschlagenen Methoden machen dich nicht glücklich.
    Ich will ja auch garnicht gluecklich werden, sondern einfach nur herausbekommen wie die die Masse der Galaxien bemessen, um daraus die Rotationsgeschwindigkeit zu berechnen. Im Artikel ist es naemlich so beschrieben als haette diese Form der Bestimmung der Materie einer Galaxie nichts mit Gravitationslinseneffekt zu tun (zumindest so wie ich es verstehe, denn zwei beweise auf gleichen Grundlagen, dem Gravitationslinseneffekt zu entwickeln, waere ja sinnfrei). Also

    moeglichkeit a) Es gibt noch eine andere Bestimmungsmethode fuer die Masse der Galaxien
    moeglichkeit b) Es ist eine der bereitsgenannten Methoden ausser dem Gravitationslinseneffekt, ich unterschaetze sie nur
    moeglichkeit c) Es ist doch der Gravitationslinseneffekt auch im ersten Beweis, was hiesse dass entweder ich zu dumm bin oder der Autor der Artikels sich nicht ausdruecken kann.
    Als ich letztens in meinen Perl Scripts in Sachen Shellaufrufen ein bisschen aufraeumen wollte:
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  10. #10
    BlackLight
    Guest

    Re: Dunkle Materie

    Zitat Zitat von dig
    Wenn sie die Materie wirklich so bestimmt haben, dann verstehe ich nicht warum Abweichungen der Ergebnisse ueberhaupt verwunderlich sind. Ich meine die Massenverhaeltnis unserer "Umgebung" auf andere Galaxien zu uebertragen, ist doch keine genaue Massenberechnung?
    Hatte den Text nicht richtig gelesen, bei mir ging es nur um die Massenbestimmung unserer Galaxie.

  11. #11
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    Re: Dunkle Materie

    Zitat Zitat von BlackLight
    Hatte den Text nicht richtig gelesen, bei mir ging es nur um die Massenbestimmung unserer Galaxie.
    Ich hatte ihn überhaupt nicht gelesen. Bei mir gings nur um die Massenbestimmung von entfernten Galaxien allgemein.

    Ja ok, hab ich jetzt nachgeholt. In diesem Text steht doch relativ eindeutig, dass einmal über das Licht und einmal über die Gravitation die Masse bestimmt wird und diese beiden Ergebnisse nicht zusammenpassen.
    Wobei klar ist, dass ersteres, also das mit dem Licht, falsch sein muss.

  12. #12
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    Re: Dunkle Materie

    Der erste Weg zur Bestimmung der Geschwindigkeit einer Sonne fuehrt ueber die Analyse des Lichts. Wuerde der zweite Weg auch darauf basieren, gaebe es nix mehr grosses zu vergleichen oder?
    Beides basiert auf der Analyse des Lichts, wir haben ja nix anders. Aber es werden unterschiedliche Eigenschaften benutzt.
    Möglichkeit 1:
    Erstens können sie die Eigenschaften des Lichts analysieren, das von Sternen in unterschiedlichen Teilen einer Galaxie ausgestrahlt wird. Diese Eigenschaften des Licht geben ihnen darüber Auskunft, wie schnell und in welcher Richtung (ob auf uns zu oder von uns weg) die Sterne rotieren.
    Hier wird der Dopplereffekt, e.g. Rotverschiebung des Spektrums genutzt.

    Der zweite Weg führt über die Gravitationsphysik. Wenn wir wissen, wie viel Materie die Galaxie enthält, können wir berechnen, wie schnell die Sterne um ihr Zentrum kreisen.
    Hier berechnet man aufgrund der Intensität des Lichts die Masse, daraus dann die theoretische Rotationsgeschwindigkeit.

  13. #13
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    Re: Dunkle Materie

    > Erstens musst du exakt die Zusammensetzungen der "Strahler" (z.B. der Sonnen) kennen,
    Statistik hilft da.

    > zweitens musst du exakt die Entfernung kennen,
    Parallaxen messen dürfte zwar haarig werden aber sollte prinzipiell noch funktionieren, oder?

    > drittens darf die Galaxie nur aus aktiven und intensiven "Strahlern" bestehen.
    > Weiße Zwerge, Planeten und dergleichen sind verboten
    Statistik again.


    > Wobei klar ist, dass ersteres, also das mit dem Licht, falsch sein muss.
    Das kommt drauf an, wie groß die Fehler sind und ob sie innerhalb der erwarteten Ungenauigkeit liegen oder nicht. Wikipedia sagt, der Unterschied ist ein Faktor von 400, und das lässt sich durch Meßfehler bei der Lichtintensität eben nicht mehr erklären.

  14. #14
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    Re: Dunkle Materie

    Mit Statistik machst du aber Annahmen, dass du z.B. bereits die Sternklassenverteilung einer Galaxie kennst, sowie, dass du statistisch weißt, wieviel nicht-selbst-leuchtende Materie vorkommt.
    Aber das ist doch der Hacken. Zunächst sind die vorhandenen Sternklassen unbekannt, sowie die Enfernung auch. Und dann hat man ein Problem.
    Ist ein im infrarotem strahlender Stern ein alter naher Stern oder ist es wegen der Fluchtgeschwindigkeit ein sehr weit entfernter junger Stern?
    Mit Parallaxen kommt man meines Wissens nach nur bis zu direkten Nachbarsternen ... nicht weiter. Sind nicht Supernovae vom Typ IIa die besten "Leuchtmarken" für Entfernungsbestimmungen? Davon gibt's aber pro Galaxie nur alle paar Jahrunderte eine ...

  15. #15
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    Re: Dunkle Materie

    @fippo: Parallaxenbestimmung kannst Du bei Galaxien vergessen. Dazu sind sie zu weit weg. Die Entfernung wird heute eigentlich ausschließlich über die Hubble-Konstante bestimmt. Dazu hat man das Weltraumtelekop schließlich gebaut. Die Hubblekonstante beträgt 72 (km/s / Mparsec). Sie wurde über Cepheiden in nahen Galaxien bestimmt. Cepheiden sind Veränderliche, deren Leuchtfrequenz fest mit der absoluten Helligkeit verknüpft ist. Mißt man die Leuchtfrequenz und die scheinbare Helligkeit, weiß man die absolute Helligkeit und damit die Entfernung

    In wenigen Fällen kann die Entfernung einer Galaxie über sog. Standardkerzen bestimmt werden. Das sind Supernovae vom Typ 1a, die eine festgelegte Helligkeit-Leuchtprofil Beziehung haben. Das ist theoretisch gut untermauert.

    Soviel zur Entfernungsbestimmung.

    Tatsächlich ist es ein Problem, daß ich nicht alle Sterne einer Galaxie einzeln kenne. Dadurch bekomme ich eine Unsicherheit in der Bestimmung der absoluten Helligkeit. Aber: durch eine ausgeklügelte Klassifizierung der Galaxie ( z.B. Kugelsternhaufen, Spiralgalxie, Seyfert-Galaxie usw), habe ich die Möglichkeit, Größe, Dichte und das Verhältnis Masse/Leuchtkraft einzuengen.
    Gute Arbeit, Commander !
    Doch jetzt lasst uns allein !

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