News Leichtgewicht: Die Milchstraße soll deutlich leichter sein als vermutet

[SIR_Thomas_TMC]

Ja, mit veränderlichen Naturkonstanten komme ich auch nicht klar, aber möglicherweise sind ja alle veränderlich, nur auf verschiedenen Größenordnungen oder in anderen Zeitskalen (was weiß ich), jedenfalls haben wir ja auch 4 höchst unterschiedliche Grundkräfte.
Wo der eigentlich sich erhaltene Drehimpuls hin geht, wenn Materie in ein schwarzes Loch fällt, ist ja auch nicht klar. Was so generell da drin passiert auch nicht.

Eventuell haben wir auch einen systematischen Denkfehler bei unseren Messungen (oder stinknormale Messfehler bei der Massenbestimmung), oder der Raum wird krümmer je weiter weg, oder die relative Beschleunigung (je weiter weg, umso schneller) spielt auch ne gravitative Rolle. Oder, oder ?

 

[Threshold]

Eventuell haben wir auch einen systematischen Denkfehler bei unseren Messungen (oder stinknormale Messfehler bei der Massenbestimmung), oder der Raum wird krümmer je weiter weg, oder die relative Beschleunigung (je weiter weg, umso schneller) spielt auch ne gravitative Rolle. Oder, oder ?

Im Messen ist der Mensch schon saugut.
Wir können Schwankungen der Raumzeit messen, die 1/1000 eines Protonradius groß ist. Das ist schon erstaunlich.
Wundert mich sowieso, wo die ganzen Klimaleugner bei sowas sind. Sowas können wir messen, aber wir können die Infrarotstrahlung eines Moleküls nicht korrekt messen? Verrückt.

 

[emp1]

Eventuell haben wir auch einen systematischen Denkfehler bei unseren Messungen (oder stinknormale Messfehler bei der Massenbestimmung), oder der Raum wird krümmer je weiter weg, oder die relative Beschleunigung (je weiter weg, umso schneller) spielt auch ne gravitative Rolle. Oder, oder ?

Seit dem die unglaublichen Datenmengen über JWT reindudeln ergibt sich ja ein wirklich neues Bild.

Sowohl unsere wie auch praktisch alle anderen Galaxien in der näheren Umgebung haben einen bestimmten Anteil an schwereren Elementen, die eigentlich nur dann entstehen können, wenn es Supernovaes gibt, die dann eben zu Neutronensternen oder eben Schwarzen Löcher werden.
Gut die Neutronensterne sind größtenteils lokalisierbar, die Black Holes weniger, vor allen die gemutmaßten Stellaren Black Holes.

Die Kollegen beim MIT, Stanford oder Harvard drehen ja derzeit durch bei dem Thema, denn:

Die gemessene Menge an schwereren Elementen in unserer Milchstraße würde bedeuten, dass es zw. 60 und 100 Milliarden Schwarze Stellare Löcher der ersten Sternengeneration nach dem Urknall in unserer Galaxis geben müsste.
Die man natürlich nicht sieht.

Nimmt man die Mindestmasse von ca. 15 Solmassen an (Warum? Weil Sterne bis zu 15 Solmassen durchaus auch Neutronensterne werden können) ergibt sich wie magisch recht exakt die benötigte Masse für unsere Galaxie, die wir aktuell als "Dunkle Materie" beschreiben.
Zufall?
Keine Ahnung.
Bin in dem Thema nicht so drinnen, aber beim MIT riechen einige der Super-Professoren schon am Nobelpreis der Physik...

 

[Threshold]

Nimmt man die Mindestmasse von ca. 15 Solmassen an (Warum? Weil Sterne bis zu 15 Solmassen durchaus auch Neutronensterne werden können) ergibt sich wie magisch recht exakt die benötigte Masse für unsere Galaxie, die wir aktuell als "Dunkle Materie" beschreiben.

Hab ich auch schon gelesen, trotzdem erklärt das nicht, wie die Galaxien entstanden sind, denn du brauchst die dunkle Materie, um ein Gravitationspotenzial zu bilden, in das die leuchtende Materie hineinfallen kann, um die Galaxien zu bilden.
Und diese dunkle Materie muss vorher da gewesen sein, eher si0ch Proton und Neutronen gebildet haben. also innerhalb der 350.000 Jahren bis das Universum für Licht durchlässig wurde,.
Bisher sind da alle anderen Theorien gescheitert weil du eben Masse brauchst um die Raumzeit zu krümmen.
Ich wüsste jedenfalls nichts, was die Raumzeit sonst krümmen kann.

 

[emp1]

Hab ich auch schon gelesen, trotzdem erklärt das nicht, wie die Galaxien entstanden sind, denn du brauchst die dunkle Materie, um ein Gravitationspotenzial zu bilden, in das die leuchtende Materie hineinfallen kann, um die Galaxien zu bilden.
Und diese dunkle Materie muss vorher da gewesen sein, eher si0ch Proton und Neutronen gebildet haben. also innerhalb der 350.000 Jahren bis das Universum für Licht durchlässig wurde,.
Bisher sind da alle anderen Theorien gescheitert weil du eben Masse brauchst um die Raumzeit zu krümmen.
Ich wüsste jedenfalls nichts, was die Raumzeit sonst krümmen kann.

Ohne es genau wissen zu können (wie auch):
Wenn denn diese benötigte Masse tatsächlich schon vorhanden ist, die jetzt quasi in den BH versteckt sind, ist die Lösung ja ganz einfach.
Man braucht nicht "DM" sondern schlichtweg die Masse
Aus was, ist erst mal egal.
So weit ich das bisher so mitbekommen haben, unterhalten sich die Leute über eine Quark-Gluonensuppe kurz nach dem Urknall als Modell, was ja auch den bisherigen Modellen überhaupt nicht widerspricht, nur eben, dass die Dichte ungleich größer was, als man bisher angenommen hat.
Was wieder für die Inflation sprechen würde.
Hohe dichte Massepakete sind viel einfach als Erklärung für die Inflation als die theoretische Annahme einer weiteren unbekannten Masse.
Bin mal gespannt, wenn die ersten Papers hierzu herauskommen.

Aber:
Die Datenmengen vom JWT wurden bisher zu keinen 5% ausgewertet, so sagt man.
Da wird es noch die eine oder andere Überraschung geben.

 

[Threshold]

So weit ich das bisher so mitbekommen haben, unterhalten sich die Leute über eine Quark-Gluonensuppe kurz nach dem Urknall als Modell, was ja auch den bisherigen Modellen überhaupt nicht widerspricht, nur eben, dass die Dichte ungleich größer was, als man bisher angenommen hat.

Nur würde das aber mit Licht wechselwirken.
Und wieso verteilt sie sich im Halo einer Galaxie und ist nicht überall?

Die Datenmengen vom JWT wurden bisher zu keinen 5% ausgewertet, so sagt man.
Da wird es noch die eine oder andere Überraschung geben.

Das wird noch Jahrzehnte dauern, bis du das ausgewertet hast und dann musst du deine Theorien überprüfen.
Da lauern eine Menge Nobelpreise.

 

[emp1]

Nur würde das aber mit Licht wechselwirken.

Nur dann, wenn ein Emitter bereits vorhanden wäre (sprich Stern & Co.)
Aber ohne Atome keine Sterne = dunkle Ursuppe.
Würde sogar besser erklären, warum überhaupt sich aus den Quarks und Gluonen Atome bildeten, die Eigenschwerkraft.

Und wieso verteilt sie sich im Halo einer Galaxie und ist nicht überall?

So weit ICH das verstanden habe, ist das schlichtweg ein Rechenmodell.
Man kann das Prinzip äußere Schwerkrafteinwirkung annehmen (also Haloanordnung) oder aber das Radnabenprinzip (primitive Newtonsche Mechanik) bei der die Masse "im Rad" sich um die Speiche dreht.
Das Halo ist ja nur deswegen "in Mode gekommen" weil man keinerlei Interaktion von der postulierten DM mit der sichtbaren Masse beobachtete und daher annahm, der Schwerkrafteinfluss käme von drumherum.

Das wird noch Jahrzehnte dauern, bis du das ausgewertet hast und dann musst du deine Theorien überprüfen.
Da lauern eine Menge Nobelpreise.

Wem sagt du das.
Wir haben hier am Institut derzeit Messungen (nicht JWT), die andeuten, dass sich Lichtquanten ohne Schwerkrafteinfluss "im Kreis drehen" und sich mitnichten nur linear bewegen. Völlig spooky.
Chef hat an die Ingenieure angeordnet, den ganzen Versuchsaufbau neu aufzubauen.
Ich mach jetzt Feierabend und dreh ne Zigarette...

 

[Threshold]

Man kann das Prinzip äußere Schwerkrafteinwirkung annehmen (also Haloanordnung) oder aber das Radnabenprinzip (primitive Newtonsche Mechanik) bei der die Masse "im Rad" sich um die Speiche dreht.

Wo du dann wieder bei Kepler bis und das dritte Kepler Gesetz kannst du wunderbar im Sonnensystem anwenden, aber für die Galaxie geht das nicht.

 

[emp1]

Wo du dann wieder bei Kepler bis und das dritte Kepler Gesetz kannst du wunderbar im Sonnensystem anwenden, aber für die Galaxie geht das nicht.

Wer genau sagt das?

 

[SIR_Thomas_TMC]

Wer genau sagt das?

Die Kirche. Ist da noch in der Prüfungskommission.

 

[Threshold]

Wer genau sagt das?

Die Mathematik.

 

[ruyven_macaran]

Dunkle Materie hat man "erfunden ", weil man in der Beobachtung sieht, dass mehr Gravitation da sein müsste, wie man durch Sterne sieht/errechnet. Es ist also nicht so, dass man dunkle Materie entdeckt hat, sondern es fehlt Masse.

Genauer: Es fehlt etwas, dass wie-Gravitation-aussehende-Wirkung hervorruft. Das ist die einzige Funktion des theoretischen Konstrukts "dunkler Materie": Es soll unsere Bebachtungen so verändern, wie es Materie via Gravitation machen würde, aber sonst bitte schön "dunkel" sein, also keinerlei andere (Wechsel)Wirkung haben, wie sie für Materie typisch wäre.
Der Haken ist halt, dass "dunkle Materie" so zwar sehr schön unsere Vorstellung von der Gravitation mit den Ergebnissen der Messgeräte in Einklang bringt, aber eben leider unsere gesamte Vorstellung von "Materie" begräbt. Astronomen ist das nicht so wichtig, die können ihre Untersuchungsobjekte ja eh nicht greifen, aber allen anderen...

Ein genaueres Bild auf das Universum, in dem wir leben. Die Frage, die du stellst ist ja fast gleichbedeutend mit: Welchen Nutzen hat Grundlagenforschung?
Erstmal keine, außer Erkenntnisgewinn, langfristig aber sehr großen auch ökonomischen Nutzen.

Letzteres ist bei der fortgeschrittenen Astronomie (im Gegensatz zu nahezu allen anderen Grundlagenwissenschaften) nahezu ausgeschlossen. Einfach weil sie Erkenntnisse über Dinge anstrebt, zu denen wir keinen Kontakt haben.

 

[emp1]

Die Mathematik.

Jain.
Die Keplerische Bahngesetze gelten witziger Weise universell.
Korrekt müsste es heissen, diese Gesetze gelten ohne äußeren Einflüsse.

Die naturgemäß vorhandenen gravitativen Einflüsse von Nachbarsternen (gaanz schwach) und der Galaxis selbst (deutlich messbar) konnte der gute Kepler vor paar hundert Jahren nicht mal erahnen.

Betrachtet man einzelne Sterne, bei denen Planeten dedektiert wurden, bewegen sich auch diese prinzipiell nach diesen Grundsätzen.

Aber ich wollte mit dem "Radnabenmodell" gar nicht in Richtung Keplerische Gesetze gehen.

Deshalb schrieb ich ja auch Newtonsche Mechanik.
Und die funktioniert erstaunlich gut.
Egal ob man Masse in Form von DM im Halo annimmt oder Masse in Form von BH in der galaktischen Scheibe annimmt.
Das rechnerische Ergebnis ist jeweils das Gleiche: Es bildet sich ein Sternenwirbel aus.
Zentripedalkräfte (virtuelle Kraft, keine Echte), und Gravitationskräfte gleichen sich aus.

Kurzum, um diese grundlegenden Bewegungen physikalisch zu beschreiben, brauchts keinen Einstein dazu.
Physik ist aber nur ein winziger, determistischer Anteil der Mathematik.

Somit: Richtig ist und da stimme ich dir zu:
Wenn man das ganze Korrekt erfassen will, benötigt es deutlich mehr als einfache Himmelsmechanik.
Denn, unsere Galaxis ist eingewoben in einer Großstruktur, die ungleich größere Kräfte aufbringt und die Mrd. an Sternen als Ganzes auf bestimmte Bahnen lenkt.

Jeder EINZELNE Lichtpunkt ist Mindestens eine, wenn nicht mehrere Galaxien:

The FLAMINGO project: cosmological hydrodynamical simulations for large-scale structure and galaxy cluster surveys

ABSTRACT. We introduce the Virgo Consortium’s FLAMINGO suite of hydrodynamical simulations for cosmology and galaxy cluster physics. To ensure the simulations a

academic.oup.com

 

[SIR_Thomas_TMC]

Letzteres ist bei der fortgeschrittenen Astronomie (im Gegensatz zu nahezu allen anderen Grundlagenwissenschaften) nahezu ausgeschlossen.

Das sehe ich komplett anders. Weil, die komplexen Maschinen, die wir benötigen, um an diesen Dingen zu forschen, oder die Prozesse der Arbeisweise, die dahinter stecken, allein das ist schon wertvoller Output, der von anderen Hochtechnologiebereichen profitiert und in andere Hochtechnologiebereiche ausstrahlt. Da brauchst du nicht eine einzige Erkenntnis der eigentlichen Forschung praktisch anwenden. Und die kommen ggf. dann noch dazu (Helium hat man in der Sonne entdeckt). Wir wissen einfach nicht, ob sich in Zukunft nicht ein sehr praktischer Anwendungsfall daraus ergibt. Aber auch ohne, hat es schon die beschriebenen direkten Auswirkungen.

Kurzum, um diese grundlegenden Bewegungen physikalisch zu beschreiben, brauchts keinen Einstein dazu.

Newton ist eine sehr gute Näherung an Einsteins Gleichungen für Geschwindigkeiten, die viel kleiner als Lichtgeschwindigkeit sind. Lässt sich anhand der Formeln sehr gut zeigen, kann ich nur im Handy nicht abbilden. Jedoch versagt Newton bei sehr großen Geschwindigkeiten, weil der Fehler immer größer wird.
Edit: Hier auch mit ganz viel Text, leider auch ohne genauer auf die Formeln und die Näherung an Newton für kleine Geschwindigkeiten einzugehen.

Schritt für Schritt von Newton zu Einstein « Einstein-Online

www.einstein-online.info

 

[emp1]

Newton ist eine sehr gute Näherung an Einsteins Gleichungen für Geschwindigkeiten, die viel kleiner als Lichtgeschwindigkeit sind. Lässt sich anhand der Formeln sehr gut zeigen, kann ich nur im Handy nicht abbilden. Jedoch versagt Newton bei sehr großen Geschwindigkeiten, weil der Fehler immer größer wird.
Edit: Hier auch mit ganz viel Text, leider auch ohne genauer auf die Formeln und die Näherung an Newton für kleine Geschwindigkeiten einzugehen.

Im Prinzip deckungsgleich zu meinen Ausführungen.

Wenn man bedenkt, dass sich unsere kosmische Umgebung (also z. B. lokale Gruppe) i. d. R. bei maximal 120 km/sec. (relative Annäherungsgeschwindigkeit von Milchstraße und Andromedanebel) = 0,04% LG
oder die Umdrehungsgeschwindigkeit unserer Milchstraße auf Höhe des Sonnensystems = ca. 267 km/s = 0,089% LG
bewegt, also im deutlich sehr schwachen relativistischen Bewegungsbereich.

Muss man also seehr lange und/oder seehr weit in der Vergangenheit suchen, wo Newton so unscharf wird, dass es relevant wird.

Newton hört dann auf, wenn z. B. mächtige Gravitationen auf Licht oder Massen einwirken = z. B. Gravitationslinsen, BlackHoles, Neutronensterne usw.
und/oder
extrem hohe Fluchtgeschwindigkeiten (Rotverschiebungen) festgestellt werden.

Und selbst da muss man aufpassen.
Wenn also eine Galaxie scheinbar mit 80% der LG davonrast, heisst das nicht, dass bei den potentiellen Bewohnern dort das DreiWetterTaft versagt.
Nein, sie haben ähnliche Vmax wie bei uns.
Der Raum dazwischen, die kosmische Expansion verursacht die visuelle Beobachtung (die Sache mit dem Luftballon im TV)

 

[SIR_Thomas_TMC]

Als Ergänzung: Oder große Massen schnell umeinander kreisen. Oder Licht durch Gravitation abgelenkt wird.

Und Gravitationswellen kann Newton überhaupt nicht erklären. Was momentan ja ein ziemlich neues Teleskop in den Weltraum darstellt.

Und für praktische Anwendungen (z.B. von GPS) ist auch schon die relavistische Geschwindigkeit von Belang. Sonst hat man schnell einen zu großen Fehler und eine genaue Navigation wäre nicht möglich.

 

[Threshold]

Newton hört dann auf, wenn z. B. mächtige Gravitationen auf Licht oder Massen einwirken = z. B. Gravitationslinsen, BlackHoles, Neutronensterne usw.
und/oder
extrem hohe Fluchtgeschwindigkeiten (Rotverschiebungen) festgestellt werden.

Aber jede Masse krümmt den Raum, wie die Sonne, zwar nicht so stark wie ein Neutronenstern und Co, aber messbar.
Jetzt müssen wir nur noch ermitteln, warum Materie überhaupt Masse hat.

 

[emp1]

Aber jede Masse krümmt den Raum, wie die Sonne, zwar nicht so stark wie ein Neutronenstern und Co, aber messbar.

Genau, auch der Apfel in meiner Hand krümmt den Raum.
Die Krümmung ist aber kosmologisch irrelevant, genau so wie die Raumkrümmung unserer Sonne.
In einer Newtonschen Näherungsgleichung ist die bei der Sonne 15. oder 16. Stelle hinterm Komma dem Fahrrad in China, dass dann umfällt , ziemlich egal.
Sprich, so lange die Menschheit praktischen Nutzen daraus zieht, z. b. Raumfahrt bis zum Jupiter oder so, kommt man mit dem alten Newton schon verdammt weit.
Und viel weiter wirds die Menschheit auch kaum schaffen.

Jetzt müssen wir nur noch ermitteln, warum Materie überhaupt Masse hat.

Das kann dauern...

 

[SIR_Thomas_TMC]

Sprich, so lange die Menschheit praktischen Nutzen daraus zieht, z. b. Raumfahrt bis zum Jupiter oder so, kommt man mit dem alten Newton schon verdammt weit.

Nochmal, schon GPS kannst du ohne Einstein nicht verwenden.

Ohne Einstein kein Navi

Auf dem Weg in einen Skiort namens La Plagne in den französischen Alpen war ein belgischer Busfahrer im März einen Umweg von etwa 1200 Kilometern

www.wissenschaft.de

Und hier noch mehr im Detail: https://homepage.univie.ac.at/franz.embacher/rel.html

Wie groß wäre der Fehler ohne Relativitätstheorie?
Wenn wir von all diesen notwendigen Korrekturen nichts wüssten - wie groß wäre der Fehler in der Positionsbestimmung? Während einer Messdauer T wäre der Fehler in der Zeitbestimmung 4.44 ×10−10 T, und der entsprechende Fehler in der Längenbestimmung 4.44 ×10−10 c T = 13.3 cm ×T [ in Sekunden ]. Während jeder Sekunde Messzeit fiele ein Fehler der Positionsbestimmung in der Größenordnung von 13 Zentimetern an. Während einer Stunde wären das bereits fast 500 Meter.

Und auch die Teilchenphysik muss in Teilchenbeschleunigern relativistisch betrachtet und berechnet werden.
Deine Aussage, mit Newton kommt man noch lange weit genug, ist insofern aus meiner Sicht nicht richtig (außer du führst ne Menge Ausnahmen mit auf).

 

[ruyven_macaran]

Das sehe ich komplett anders. Weil, die komplexen Maschinen, die wir benötigen, um an diesen Dingen zu forschen, oder die Prozesse der Arbeisweise, die dahinter stecken, allein das ist schon wertvoller Output, der von anderen Hochtechnologiebereichen profitiert und in andere Hochtechnologiebereiche ausstrahlt.

Wenn Hochtechnologie Erzeugnisse hervorbringt, dann würde ich die nicht als Errungenschaft ihrer Nutzer bezeichnen. Oder haben wir Raketen dank Yuri Gargarin?

Da brauchst du nicht eine einzige Erkenntnis der eigentlichen Forschung praktisch anwenden. Und die kommen ggf. dann noch dazu (Helium hat man in der Sonne entdeckt).

Nein. Man hat eine Spektrallinie entdeckt und wusste, somit dass es noch (mindestens) ein weiteres Element geben muss. Das war damals vielleicht eine große Sache, aber drei Jahre später hat Mendelejew vom Schreibtisch aus die Existenz von vier weiteren, unbekannten Elementen erkannt, ohne auch nur durch eine Brille zu schauen. Das Element Helium wurde aber erst 30 Jahre später gefunden. Ganz normal, im Labor und zufällig, ohne irgendwelchen astronomischen Erkenntnissen hinerher zu jagen. Und das wird aus offensichtlichen Gründen auch in der Zukunft bei allen weiteren Errungenschaften der Fall sein, die der Menschheit hier auf der Erde (oder in deren näherem Umfeld) was bringen kann. Denn was nicht hier ist, ist nun einmal nicht hier und bislang erreicht die bemannte Raumfahrt nicht einmal Himmelskörper, deren Bewegung bereits babylonische Astronomen korrekt beschreiben konnten.

Muss man also seehr lange und/oder seehr weit in der Vergangenheit suchen, wo Newton so unscharf wird, dass es relevant wird.

Newton hört dann auf, wenn z. B. mächtige Gravitationen auf Licht oder Massen einwirken = z. B. Gravitationslinsen, BlackHoles, Neutronensterne usw.
und/oder
extrem hohe Fluchtgeschwindigkeiten (Rotverschiebungen) festgestellt werden.

Und selbst da muss man aufpassen.
Wenn also eine Galaxie scheinbar mit 80% der LG davonrast, heisst das nicht, dass bei den potentiellen Bewohnern dort das DreiWetterTaft versagt.
Nein, sie haben ähnliche Vmax wie bei uns.
Der Raum dazwischen, die kosmische Expansion verursacht die visuelle Beobachtung (die Sache mit dem Luftballon im TV)

Wobei letzteres kein Beweis für, sondern eine Spekulation auf der Basis von Einstein ist. Wir sehen, dass einige Objekte am Himmel röter sind als andere und wegen Einstein interpretieren wird das als "weiter weg in einem sich ausdehnenden Raum". Afaik reichen unsere Messinstrumente aber nicht aus, um derartige Entfernungen auf irgend einem zweiten Weg (Triangulation o.ä.) zu verifizieren. Wir können teile von Einsteins Thesen mittlerweile auf der Erde respektive im Orbit belegen, also wird seine Erkärung nicht komplett daneben liegen, aber wir wissen nicht, ob sie vollständig ist.

Wir haben halt nur keine bessere und sie genügt, um sich eine Theorie über das sichtbare Universum zusammenzureimen, die weitestestgehend zu unseren Boebachtungen passt. Weitestetgehend, bis auf so ein paar Schönheitsfehler wie eben die Rotationsgeschwindigkeit von Galaxien. Genauso hatte man vor Einstein Newton mit den damaligen Möglichkeiten auf der Erde verfiziert und sich damit ein Modell des Planetensystems zurechtgebastelt, dass weitestgehend passte. Bis auf ein paar einzelne Beobachtungen, z.B. nah an der Sonne, etc.. Ich weiß gar nicht, ob man die auch mit "Äther" zu erklären wollte (irgend jemand hat es bestimmt versucht), aber dann kam Einstein und hat was besseres geliefert. Mal gucken, wie lange sich dunkle Materie als Erklärungsansatz für unsere heutigen Beobachtungsstimmigkeiten hält.