Dunkle Materie - kann man deren Existenz nicht ganz einfach erklären?
Nahezu alles, was wir vom Universum wahrnehmen, basiert auf elektromagnetischer Strahlung. Um diese auf der Erde wahrnehmen zu können, muss diese Strahlung aber auch hier ankommen - logisch?
Wenn nun etwa ein Atom, Molekül ein Photon absendet, warum auch immer, kann ein anderes Atom, Molekül dies absorbieren - auch noch logisch?
Das heißt, dieses Photon kommt nie bei uns an! Wir sehen diese Atome nicht. Ist also somit die Existenz von Materie, die wir gar nicht sehen können, ganz selbstverständlich?
Wir rechnen immer mit größeren Objekten, die sich "dazu herablassen", auch einige Photönchen an uns zu senden, aber klein genug, um dies gar nicht zu können, erkennen wir die Existenz derer gar nicht.
Wo ist da der Denkfehler, wenn überhaupt?
5 Antworten
Das heißt, dieses Photon kommt nie bei uns an! Wir sehen diese Atome nicht. Ist also somit die Existenz von Materie, die wir gar nicht sehen können, ganz selbstverständlich?
Wir sehen dann jedoch einen Schatten, den diese Materie wirft, sie verdeckt ja helle Objekte, die dahinter sind. Bei dunkler Materie passiert das hingegen nicht, sie wechselwirkt nicht mit elektromagnetischer Strahlung und lässt sie einfach durch, ist somit quasi transparent.
Wir rechnen immer mit größeren Objekten, die sich "dazu herablassen", auch einige Photönchen an uns zu senden, aber klein genug, um dies gar nicht zu können, erkennen wir die Existenz derer gar nicht.
Siehe https://astronomy.stackexchange.com/questions/10384/why-arent-brown-dwarfs-the-dark-matter
Je nach Element bzw. Verbindung werden unterschiedliche Wellenlängen unterschiedlich stark absorbiert. Vor drei Tagen wurde zum Beispiel erstmals das Foto des Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße veröffentlicht, aufgenommen im Radiobereich, da im sichtbaren Bereich interstellarer Staub das Licht stark absorbiert, Radiowellen kommen aber ganz gut durch.
Durch die Analyse des Spektrums von ankommendem Licht kann man also auf die Art der Materie schließen, die das Licht passiert hat. Wäre da also baryonische (also "normale") Materie, die Licht absorbieren kann, würde man mittels des Spektrums des Lichts, das zu uns durchdringen konnte, sehen, dass da was dazwischenkam und sogar welche Art von Materie es genau war.
Natürlich, keine Frage. Aber nicht jedes Atom im Universum sendet "sein" Photon, wie auch immer verändert auch zu uns. Es ist doch nur ein winziger Prozentsatz aller Photonen usw. im Universum, der auch zu uns gelangt. Wir rechnen dann "bloß hoch", aber wer weiß schon, was wir aufgrund dessen alles nicht sehen...
Wenn du eine Wasserschicht betrachtest, wird sie umso mehr Sonnenlicht absorbieren, je dicker sie ist, deshalb ist es am Grund des Ozeans ziemlich dunkel. Aus der Abdunklung kann man auf die Schichtdicke schließen, auch wenn nicht jedes Atom der Schicht mit einem Photon interagiert.
Klar - ich meinte aber einen anderen Aspekt: Der Anteil der Photonen durch z. B.von Dir genannter Reflektion, der direkt in meine Pupillen fällt, ist geringer als wenn ich einen großen Parabolspiegel nutze.
Das ist wie bei den Neutrinos: Die Dinger sausen fast immer durch uns unbemerkt hindurch, erst mit immensem Aufwand kann man einige ganz wenige erkennen.
Wir gehen immer davon aus, dass alles im Universum genug "strahlt", und das auch zu uns, dass wir damit alle Informationen haben. Ich stimme ja allem hier von Dir genannten zu, klar, wer wäre ich, wenn nicht. Aber wenn es sich so wie mit Neutrinos verhält, dass wir nie auf die Idee kämen, nach ihnen zu suchen, wenn es sich nicht aus theoretischen Gründen ergibt, dass es sie geben muss, stellte sich mir ja meine Frage.
Ich ziele ganz bewusst auf einzelne Atome ab, nicht auf eine Gesamtheit aller z. B. Wasserstoffatome. Wir sehen doch nur einen winzigen Bruchteil, der zu uns "strahlt" und rechnen dann hoch. Doch wenn in diesem Bruchteil nicht erkennbar ist, was nur bei sehr viel größerer Wahrnehmungsmenge (ich sag's mal so) erkennbar wäre...
Das heißt, dieses Photon kommt nie bei uns an! Wir sehen diese Atome nicht. Ist also somit die Existenz von Materie, die wir gar nicht sehen können, ganz selbstverständlich?
Tatsache ist, Atome fangen Licht auf und strahlen dann auch wieder Licht ab. Der Großteil des von ihnen abgestrahlten Lichts kann aber sehr lange unterwegs sein, bis andere Atome es wieder absorbieren. Insofern ist Materie eigentlich nie wirklich unsichtbar.
Was man "Dunkle Materie" nennt, ist zunächst nur eine Arbeitsbegriff für etwas, das Gravitation erzeugt, uns aber bisher seiner wahren Natur nach noch gar nicht bekannt ist.
Nimm den Begriff "Dunkle Materie" also nicht allzu wörtlich: Die Wahrscheinlichkeit, dass es sich dabei wirklich um kein Licht abstrahlende Materie handelt, ist äußerst gering, da in diesem Fall jene "Materie" ja auch nicht die Fähigkeit haben könnte, Licht aufzunehmen (sofern sie nicht aus Wolken winzig kleinen Schwarzer Löcher bestehen sollte, was man heute eher auszuschließen geneigt ist).
<<< Insofern ist Materie eigentlich nie wirklich unsichtbar. >>> jene Photonen, die nie bei uns ankommen, sehen wir also nie, egal, mit welchen Verkettungen diese durch den Raum reisen. Wieviel Prozent aller Photonen unserer Milchstraße kommen denn bei uns an? 0,1% oder gar 0,000001% ? Nur mal so als Beispiel. Wer also sagt, dass das was wir sehen wirklich "repräsentativ" ist:
Vielleicht ist der Term "Dunkle Materie" etwas unglücklich gewählt. Das "dunkel" bezieht sich auf "unbekannt".
"Transparente Materie" wäre, was dessen optische Eigenschaften angeht, womöglich eine bessere Bezeichnung, wobei eine solche Bezeichnung womöglich schon wieder zu sehr suggeriert, dass bekannt wäre, dass es sich um um eine tatsächlich bestehende Form von Materie handelt.
Zur Zeit wird das Bestehen dieser jedoch nur postuliert, als Folge von Beobachtungen, die am ehesten damit erklärbar sind.
<<< Das "dunkel" bezieht sich auf "unbekannt". >>> = also für uns mit Teleskopen weder direkt noch indirekt wahrnehmbar?
Nein, eher auf "wir wissen nicht was es ist", also "unbekannte Form von Materie"
Das eine muss das andere ja nicht ausschließen.
doch, indirekt wahrnehmbar ist das, was wir "dunkle Materie" nennen, schon. Das ist ja der Grund dafür, dass deren mögliche Existenz postuliert wurde.
Mit Teleskopen ist die Ursache für die Wirkungen, wofür dunkle Materie herhalten muss, nicht sichtbar. Allerdings gibt es Hinweise darauf, dass Wechselwirkungen zwischen Materie und dunkler Materie existieren - etwas, was bisher als nicht charakteristisch für dunkle Materie angesehen wurde. Wenn es denn anscheinend Wechselwirkungen gibt, sollte es irgendwie möglich sein, diese auch messtechnisch auszuwerten.
Also soweit ich weiß, leitet man die Existenz der Schwarzen Materie her aus der Unmöglichkeit des beobachteten Ausdehnungsverhaltens, das bedarf zusätzlicher Masse. Von den Wechselwirkungen darüber hinaus ist zumindest mir (noch) nichts bekannt. Mir ist - gemäß meiner Fragestellung - einfach nicht eingängig, dass man annimmt, Dunkle Materie könnte unter keinen Umständen aus normalen Atomen bestehen, wir können doch von fernen Objekten niemals alle ausgesendeten Photonen oder alle "Sender" direkt oder indirekt sehen. Auch die allerbesten Teleskope bzw. Arrays erfassen nur einen winzigen Kegel aller ausgesandten "Informationen". Und Objekte, die gar nicht in unsere Richtung "senden", also m. E. unverhältnismäßig viele Atome etwa "sehen" wir allein aus diesem Umstand heraus nicht.
Man verstehe mich nicht falsch, ich will nichts Bisheriges anzweifeln oder selber "schwurbeln", aber Nachdenken, Hinterfragen muss erlaubt sein.
Gesehen die schiere Masse an dunkler Materie, die benötigt würde, um kosmologische Dynamiken damit zu erklären (eine Mehrfaches der bekannten, sichtbaren Materie), liegt es nicht auf der Hand, dass sich diese Menge hinter dem bissel sichtbare Materie verstecken kann.
Dass sich "Mehr" hinter "Wenigem" verstecken kann, scheint mir eher unlogisch, aber wer weiß... Das "Mehr" aber gar nicht mit uns kommuniziert via Photonen, ist doch aber auch möglich.
Wäre der Himmel nicht eh gleißend hell, wenn hier alle Photonen aller Objekte eintreffen würden?
Photonen als Austauschteilchen für Elektromagnetismus ist wie wir Information über unser materiebasiertes Universum erhalten. Zwar nicht ausschließlich, aber doch überwiegend, richtig.
Wenn das "Mehr" nun nicht via Photonen auf dessen Existenz hinweist, dann liegt da auch nicht eine Form von Materie vor, so wie wir sie kennen.
Wie dieses "Mehr" nun aussehen könnte, darüber wird zum einen spekuliert, und zum anderen wird danach gesucht. Der Name, den wir diesem "Mehr" gegeben haben, ist "Dunkle Materie"
Und nein, der Himmel wäre nicht gleißend hell: Wir leben in einer Wahrnehmungblase mit einem jetzt wahrgenommenen Radius von gut 13.5 Milliarden Lichtjahren. Damit ist die Anzahl der darin beobachtbaren Objekte zwar immens groß. aber nicht unendlich. Zwischen den Objekten finden sich immer noch Lücken ohne Quelle von Photonen.
(Wobei "gleißend" natürlich relativ ist - gegenüber einem vollständig dunklen Hintergrund liesse sich das Universum schon als "gleißend hell" betrachten - allerdings sind unsere Augen nicht empfindlich genug, um dies als "gleißend" zu betrachten. Unsere Instrumente empfangen Photonen, ziemlich egal von in welche Richtung sie schauen. Unsere Augen sind allerdings auch eher darauf abgestellt, im Licht der Sonne ordentlich zu funktionieren.
Bei nachtaktive Tieren ist die Empfindlichkeit allerdings höher.
Mit "gleißend" meinte ich eigentlich nur, viel heller, nicht unendlich hell. Das mit der "Wahrnehmungsblase", wie Du es nennst, ist mir natürlich geläufig.
Dass mit den Photonen hier kam mir aufgrund eines anderen Gedankens: Streng genommen hat niemand direkt je ein Photon "gesehen", auch nie die Bahn eines einzelnen Photons an sich. Nur am "Sender" und "Empfänger" kann man die Wirkung des Photons erkennen, mehr doch eigentlich nicht... mal ganz genau genommen. Wenn ich Sterne oder was auch immer sehe, sehe ich auch kein einziges Photon, nur seine Umwandlung auf der Netzhaut, den Nerven usw.
Haarspalterei, sicher... aber nicht prinzipiell falsch - oder?
Das ist richtig. Bei dieser Betrachtung sind alle unsere Wahrnehmungen indirekt, das Resultat von Wechselwirkungen, von Informationsübertragung. Wir nehmen nie den Ursprung der Information wahr, sondern lediglich den Effekt, den dessen Übertragung auf uns hat.
Also alles Schwindel, die Welt... ;--)) Na, soweit gehe ich dann doch nicht.
Du wirst überrascht sein - aber das ist eine Möglichkeit, womit sich manche ernsthafte Forscher beschäftigen, und das als nicht ausgeschlossen ansehen. Sogar als wahrscheinlich.
Sehr gut. haltlose Schwurbelei liegt mir nicht wirklich. Aber wenn sich Neues ergibt ohne gravierenden Widerspruch zu bisher Gültigem, sondern dies erweitert, ist das gut! Einstein hat Newton auch nicht über Bord geworfen.
Sorry, jetzt hab ich was ich als Kommentar schicken wollte als neue Antwort geschickt.
dieses hier wollte ich loswerden:
In Internet gibts natürlich zu allem Sch*iß was, darum kann es etwas mühsam sein, ernsthafte Thesen und Loonie tunes auseinander zu halten. Aber ein nicht so schlechter Startpunkt dahingehend ist vermutlich wikipedia, z.B. hier:
<<< Sorry, jetzt hab ich was ich als Kommentar schicken wollte als neue Antwort geschickt. >>> Passiert mir auch gelegentlich... ist blöd hier gemacht, müsste besser auseinander gehalten werden, farblich etwa.
Dazu scheint dann noch das hier zu passen, so quasi als "Projektionsschirm" für unsere simulierte Existenz: https://de.wikipedia.org/wiki/Holografisches_Prinzip
Und noch nen link zu dem Thema: https://www.youtube.com/watch?v=T0el8_0e1OI
Das kenne ich besser; aber auch da stellt sich mir die Frage, wie käme sowas zu Stande, wer oder was macht das? Ist vielleicht eine, wenn auch hochinteressante, Verschiebung der Ursachen.
Stellt sich die Frage wirklich? Oder würde die sich nicht erst dann stellen, wenn mehr Hinweise dahingehend bestünden, dass die Wahrscheinlichkeit einer solchen Simulation hoch ist?
Meine Meinung dazu wäre: Eines nach dem anderen.
Das mag sein, ja. Werde für heute mein reales(?) Denken einstellen und in (m)eine virtuelle Welt wechseln! Gute Nacht, morgen ist womöglich auch noch ein Tag.
Sollte heute Nacht nicht das Universum der Simulation wovon wir Teil ausmachen geresettet werden?
Ein guter Admin teilt seinen Leuten sowas mit, habe nichts erhalten... ;--)
Die Leute ham's erfahren - aber wir sind ja nicht die Leute. Wir sind die Prozesse :P
Stimmt, bin da etwas durcheinander geraten - sicher ein Softwarefehler!?
jedes atom das strahlung absorbieren kann, kann (und wird) auch strahlung emittieren.
darüberhinaus ist auch die absorbtion von strahlung ein messbarer effekt (siehe z.b. absorbtionsspektren).
riesige mengen elektromagnetisch wechselwirkender materie (wir reden ja hier nicht von ein paar planetchen oder sternchen, sondern mehr masse als sichtbare materie) kann nicht unentdeckt bleiben.
Alles wahr und unbestritten. Nur: Wir sehen m. E. nicht die Strahlung konkret aller Atome, sondern nur einen winzigen Anteil derer, deren Strahlung auch in unsere Teleskope ankommen, ws ein sehr geringer Anteil ist. Etwas mit welchen Methoden auch immer hochrechnen und tatsächlich sehen ist nicht dasselbe, denke ich mal so still vor mich hin...
wenn ich vor dir stehe siehst du auch nur einen winzigen anteil der strahlung die ich aussende/reflektiere und in deine augen fällt.
(den anteil kannst du grob abschätzen mit fläche deiner pupillen geteilt durch 4*pi*R^2, wenn ich im abstand R von dir stehe)
ich sehe nur nicht ganz was daran so merkwürdig sein soll bzw was du damit sagen willst.
<<< wenn ich vor dir stehe siehst du auch nur einen winzigen anteil der strahlung >>> Exakt! Also ich sehe nie Alles von Dir! Mars- oder Mondfotos zeigten auch nie alle Details so wie die vor-Ort-Lander. Allgemeiner ausgedrückt, wer weiß, was wir alles mehr sehen würden, wenn wir den Einfallsblickwinkel drastisch vergrößern könnten! Aber auch dann nie alles, Atome, die nichts in unsere Richtung abstrahlen, würden wir auch dann nicht sehen. Höchstens bzw. vielleicht durch bestimmte Schlussfolgerungen.
Wir können nicht alle real vorhandenen Atome sehen, ganz einfach
ja. niemand wäre in seinen kühnsten träumen, vollrausch oder sonstigen gemütszuständen je auf die idee gekommen dass wir "ALLE real vorhandenen atome sehen können".
aber was hat das mit dunkler materie zu tun?
Womöglich schätzen wir die Menge realer Materie falsch ein. Was uns nicht "anstrahlt" sehen wir halt nicht. Und wenn eine große Anzahl unsichtbarer Atome homogen verteilt ist... ok ok... Koryphäen zum nicht nur zitieren sondern selber denken zu bewegen, ist halt schwer. Müssen ja keine Atome sein, war nur ein Gedanke. Das mit der Dunklen Materie war nur ein spontaner Einfall bez. eines ganz anderen Gedankens, den ich Dir jetzt aber doch mal erspare! ;--))
dann bräuchtest du eine spezielle art von materie, die zwar prinzipiell elektromagnetisch wechselwirkt, aber sich irgendwie dazu verschworen hat genau nicht in unsere richtung zu strahlen (oder auch zu absorbieren).
das ist dann 1) erst recht wieder keine bekannte form von materie (die strahlt und absorbiert nämlich in alle richtungen) sondern irgendwas neues und unbekanntes, das ändert in dieser hinsicht also eigentlich gar nichts, und ist 2) noch VIEL seltsamer und schwerer zu erklären als das derzeitige modell der dunklen materie (welches ja sehr simpel und zumindest plausibel ist).
<<< form von materie (die strahlt und absorbiert nämlich in alle richtungen) >>> Kann nicht sein: einHaufen von sagen wir hundert Atomen kann unmöglich zu einem Zeitpunkt in alle Richtungen strahlen. Über die Zeit mag es wahrscheinlicher werden, dass ein Photon in ein Teleskop trifft, aber daraus die richtigen Rückschlüsse zu ziehen, dürfte nicht klappen. Da muss weit mehr passieren, "ankommen".
Das ist mir natürlich nicht neu... Aber hunderter-Atom-Ballungen mag es ja trotzdem geben, Einzelatome sicher auch.
Mit einem Elektronenmikroskop sieht man auch mehr als mit einem Lichtmikroskop, das hat natürlich nicht direkt mit den Hundertatombällen zu tun.
zig trillionen auch nicht. für ein gramm materie sind wir schon eher bei einer million trillionen. und auch das ist in der astronomie nicht relevant.
für studien zur dunklen materie sind auch einzelne sterne nicht relevant (die sonne hat ca eine trillion trillionen gramm, also sind wir dann bei einer million trillionen mal einer trillion trillionen atomen).
die milchstraße hat hunderte milliarden von sternen, und das ist die größenordnung um die es geht.
und die größenordnung von materie um die es hier geht, die sieht man wenn sie elektromagnetisch wechselwirkt. das ist ja der ganze punkt an der dunklen materie.
Stimmt natürlich, ich hatte da viel zu kurz gegriffen mit der Menge, schon klar. hier ging's mir eher um's Prinzip.
Der Zusammenhang Schwarze Materie zu "unsichtbare Atome" kam mir als spontane Frage, tatsächlich geht es mir in einem anderen Zusammenhang darum, dass man nicht, wenn nicht gar nie alle nötigen Einzelheiten "sehen" kann, sondern dass immer hochgerechnet, interpoliert, ja spekuliert werden muss.
Damit will ich selbstverständlich Wissenschaft usw. weder schlecht machen noch in Frage stellen, darum geht's mir nicht.
Die Atome zwischen den Sternen sehen wir sehr wohl. Jedes Atom absorbiert ganz bestimmte Wellenlängen. Sterne senden ein ganz bestimmtes Spektrum aus, in dem alle Wellenlängen in ganz bestimmten Anteilen vorhanden sind. Wenn z. B. die Wellenlängen von Wasserstoff nicht oder nur vermindert auf der Erde ankommen, wissen wir, dass da Wasserstoff im (fast) leeren Raum ist.
Wir sehen das von den Sternen gesendete Licht - mit allen Einflüssen, die Du nennst, klar. Aber einzelne Atome, Moleküle im Raum doch nicht in vollem Umfang.
Auch wenn wir nicht jedes einzelne sehen, können wir doch sehr gut abschätzen, wie viele da sind. Ich erinnere mich, gelesen zu haben, es seien im intergalaktischen Raum ein Wasserstoffatom pro Kubikmeter. Die dunkle Materie besteht sicher nicht aus Atomen und auch nicht aus anderen bekannten Teilchen. Da muss etwas anderes sein.
Möglicherweise ist auch irgend ein Detail an der Theorie falsch. Es braucht nämlich eine ziemlich knifflige Auswertung der beobachteten Materieverteilung und ziemlich viel Rechnerei, um überhaupt auf die Idee zu kommen, dass da Materie fehlt. Ich habe mich jahrelang mit Kosmologie befasst und auch die Mathematik zur Dynamik des Universums einigermassen studiert. Aber ich könnte die Rechnung doch nicht mal überprüfen, die zur Behauptung geführt hat, dass da dunkle Materie sein müsse. Diese Schlussfolgerung gehört zu den schwierigsten der Physik.
Atome im Weltall beobachten ist dagegen sehr einfach. Das machen wir seit über hundert Jahren mit ausgezeichneten Geräten. Und diese Geräte sind auch nicht schwierig zu verstehen. Es kann nicht sein, dass die Physiker eine solche Menge von Atomen übersehen haben. Viel eher haben sie etwas in der Theorie übersehen. Oder es gibt eben eine völlig andere Art von Materie. Weshalb auch nicht? - Das ist nämlich auch wieder etwas von den schwierigen Sachen: Zu begründen, weshalb es nicht auch noch völlig andere Arten von Materie geben soll.
<<< Wir sehen dann jedoch einen Schatten, den diese Materie wirft, sie verdeckt ja helle Objekte, die dahinter sind >>> Ok, klar. Aber gilt das auch in für uns wahrnehmbarer Weise, wenn diese "Atome, Moleküle" mehr oder weniger gleichmäßig verteilt sind? Sie würden dann ziemlich gleichförmig "abdunkeln"? Wir sehen also eh weniger als da ist - mit allen Konsequenzen...