Bislang lässt sich die Dunkle Materie nicht nachweisen, vielleicht aber die Gravitationswellen, die vom “dark Bing Bang” ausgehen sollen?
Das weiß man mittlerweile: Unser Universum beginnt mit dem Urknall, dem Big Bang – und zwar vor 13,8 Milliarden Jahren. Was davor war, wie er zustande kam und ob es weitere Universen gibt oder unser Universum Teil eines größeren Universums ist, wissen wir nicht. Vieles lässt sich mit dem Urknall erklären, mit dem die ersten Teilchen entstanden waren und seit dem das Universum auseinander driftet. Allerdings ist das wahrscheinlich das Bild des einen Urknalls vereinfacht, es gab wahrscheinlich, so die inflationäre Kosmologie, verschiedene Entwicklungen oder Serien von Phasenübergängen, was Gedankenspiele eröffnet.
Mit dem Standardmodell der Kosmologie lässt sich die Bewegung der sichtbaren Materie oder die Umlaufgeschwindigkeit der Sterne durch Gravitation nicht erklären. Um das Standardmodell aufrechtzuerhalten, wurden die Dunkle Energie und die Dunkle Materie eingeführt, die nicht sichtbar ist, aber durch Gravitation wechselwirken soll. Man kann sowohl die Existenz der Dunklen Energie -70 Prozent der Gesamtmasse – als auch die der Dunklen Materie – bis zu 30 Prozent der Materie – bislang nicht beweisen. Damit würde auch das Universum zu 95 Prozent unbekannt sein. Und man kennt natürlich auch die Eigenschaften dieser nur theoretischen Materie nicht, die man seit geraumer Zeit zu entdecken sucht, ebenso wenig wie sie entstanden ist. Sie wird als nicht sichtbar angenommen, aber könnte auch gar nicht existieren. Gleichwohl ist das Thema der Dunklen Materie heiß und mit vielen Vermutungen überzogen.
Natürlich wurden Theorien ausgearbeitet, die andere Erklärungen als die Annahme einer lediglich postulierten Dunklen Materie bieten wollen, aber sich nicht durchsetzen konnten. Die Astrophysiker Katherine Freese und Martin Wolfgang Winkler von der University of Michigan haben nun einen zweiten Urknall behauptet, der erklären soll, wie Dunkle Materie entstanden ist – nämlich erst nach dem ersten heißen Urknall in einer gesonderten Schöpfung. Aber weil die ja auch erst einmal nur ein theoretisches Konstrukt ist, ist der zweite Urknall auch nichts anderes als ein weiteres Hilfskonstrukt: ein „Dunkler Urknall“, der sich aber angeblich durch „Gravitationswellensignaturen“ in „Pulsar-Timing-Array-Experimenten“ nachweisen ließe.
In einem Preprint-Paper schreiben sie, dass der zweite Urknall während oder kurz nach der Primordialen Nukleosynthese geschehen sein könnte, als sich ein Plasma aus Elektronen, Photonen und Atomkernen gebildet hat. Nach dem Standardmodell geht man davon aus, dass hier auch die Dunkle Materie entstanden ist, die mit dem Plasma in Wechselwirkung stand. Dem gemeinsamen Ursprung widersprechen die beiden Astrophysiker allerdings und gehen davon aus, dass die Dunkle Materie gesondert und nach dem heißen Urknall entstanden ist: „Blasen aus echtem Vakuum bilden sich an zufälligen Keimstellen, dehnen sich aus, kollidieren und erzeugen dunkle Materie und dunkle Strahlung.“
Ganz unabhängig aber auch nicht, denn mit diesem habe sich auch ein dunkles Quantenfeld gebildet, das dann während der Primordialen Nukleosynthese zerfiel und einen zweiten Urknall auslöste, in dem die Dunkle Materie durch einen Phasenübergang erster Ordnung im dunklen Sektor entstand, „der die dunkle Vakuumenergie in ein heißes dunkles Teilchenplasma umwandelt.“ Das soll geschehen seien, als das Universum erst ein paar Tage alt war.
Die Erklärungen sind schwierig, für einen Nicht-Astrophysiker wie ich es bin kaum nachvollziehbar. Es könne einen Kannibalismus der Dunklen Materie oder eine Paarvernichtung gegeben haben, schlagen die Autoren vor, die „ultraschwere ‚Darkzilla‘-Dunkelmaterie“ könne auch „direkt aus Blasen-Kollisionen während des Dunklen Urknalls stammen“. Entstehen könne so „warme und/oder selbst-wechselwirkende“ Dunkle Materie und unterschiedliche Arten, beispielsweise Darkzilla, riesige Teilchen, die billionenfach größer als ein Proton sein können, oder „dunkle Kannibalen“, die bei Kollisionen verschmelzen.
Der Vorteil der Hypothese eines zweiten Urknalls sei, dass sich dieser im Gegensatz zur Dunklen Materie anhand seiner Folgen von Gravitationswellensignaturen aufgrund der Blasenkollisionen testen ließe, beispielsweise mit dem Messinstrument des International Pulsar Timing Array (IPTA) oder der künftigen Laser Interferometer Space Antenna. Zum weiteren Hintergrund siehe den Artikel im New Scientist: „A second big bang? The radical idea rewriting dark matter’s origins”.
Gravitationswellen, die kurz nach dem Urknall entstanden sein sollen, aber der Theorie nach auch von Pulsaren und von der Verschmelzung von Neutronensternen oder Schwarzen Köchern ausgehen, sind erstmals 2015 mit dem Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) beim Verschmelzen zweier Schwarzer Löcher nachgewiesen worden. Für den Nachweis des nur ein paar Sekunden langen Ereignisses gab es 2017 den Nobelpreis für Physik. Allerdings ist der Nachweis umstritten. 2023 ist es aber Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR) gelungen, auch Gravitationswellen mit sehr großer Wellenlänge nachzuweisen, wobei das Ergebnis aber noch nicht wirklich gesichert ist und auch zufällig sein könnte. Wissenschaftler versuchen, mit Detektoren für Gravitationswellen direkt Dunkle Materie nachzuweisen, wenn diese, so eine der Annahmen, ein „Skalarfeld“ sein sollte, das sich wie unsichtbare Wellen ausbreitet.
Die Gedankenspiele und Hypothesen spielen sich bei aller Spekulation im Rahmen der Physik ab, die aber eben wie mit der Dunklen Materie mit Objekten umgeht, die (noch) nicht nachweisbar sind, aber helfen, die Welt, die wir erkennen können, zu erklären oder sie durch bessere Erklärungen zu ersetzen. Im Fall des „Dunklen Urknalls“ wird allerdings versucht, eine Hypothese durch eine weitere zu stützen, was dann schon eher nach einem Kartenhaus aussieht. Leider aber helfen auch solche mysteriösen Erklärungen nicht, auch wenn sie stimmen sollten, die weitaus interessantere Frage zu beantworten, was vor dem heißen Urknall war. Aber wenn schon 95 Prozent des Universums uns noch unbekannt sind, leben wir auch hier auf einer kleinen Wissensinsel in einem Meer aus Unbekanntem.
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So dürfte Datas Erklärung für den leicht genervten Captain Picard geklungen haben, nachdem die Enterprise von einer unsichtbaren Kraft durchgeschüttelt worden war.
Ausdenken kann man sich viel.
Ohne experimtelle Indizien ist sowas reine Spekulation.
das sind die Flatearther der Elemtarphysik….ich kapier nich, wir Gravitation funktioniert, also ist die Erde flach…..
ich kann (oder will) die verfügbaren Daten nicht einordnen/deuten, also bastle ich mir ein neues Ding, um meine vorgefertigte Meinung zu beweisen……
Es gibt so viele Beweis are und logische Ansätze, aber diese “religiösen Eiferer” müssen unbedingt einen Schuh haben, der Allen passt, anstatt in Betracht zu ziehen, das gewisse Umstände unterschiedliche Funktionen haben, die ineinandergefügt werden könnemn, ohne diese in eine künstliche, mehr als wahrscheinlich nicht existente, Form zu pressen, nur weil das für sie irgendwie hübscher aussieht.
Ich lese das jetzt seit über 20 Jahren im “Spektrum der Wissenschaft”. Immer wieder wird versucht, die Dunkle irgendwo zu lokalisieren und es werden ständig neue Teilchen erdacht, die als DM fungieren könnten. Das müsste dann bestimmte Beobachtungen nach sich ziehen, die aber nicht zu sehen sind. Dieses Konzept hier ist so abstrakt, dass es nicht falsifizierbar ist. Irgendwie sind die auf dem Holzweg. Sie wissen das auch, aber für DM gibt es eben Forschungsgelder.
DM wurde entdeckt, weil die Galaxien im Außenbereich schneller rotieren als gedacht. In einem mittleren Abstand vom Zentrum muss also mehr Masse sein als vermutet. Soweit das Unumstrittene. Jetzt meine Theorie:
Die Menge an DM, die zur Erklärung des Effekts gebraucht wird, steigt mit dem Alter der Galaxis. Das Max-Planck-Institut schreibt:
“Neue Beobachtungen von Galaxien im jungen Universum zeigen, dass diese vollständig von normaler Materie dominiert werden. Die Dunkle Materie spielt in ihnen offenbar eine viel kleinere Rolle als bei Sternsystemen im heutigen Weltall.”
Dann müsste die DM im Lauf der Zeit also aus dem Nichts entstanden sein. So seltsam das klingt, es gibt so einen Prozess, der das bewirkt. Wenn wir ein Elektron auf nahe Lichtgeschwindigkeit beschleunigen, dann nimmt seine Masse zu, auf das Zehnfache, Hundertfache oder Tausendfache. Kein Problem, alles wurde schon gemacht. Wobei das keine virtuelle Masse ist, es handelt sich messbar um eine Zunahme sowohl der trägen als auch der schweren Masse.
Nun bewegen sich die Himmelskörper eher gemächlich durch das All, mit wenigen Prozent der Lichtgeschwindigkeit. Da spielt die Massenzunahme keine Rolle. Es gibt aber sehr wohl einen Ort, an dem die Lichtgeschwindigkeit erreicht wird: das sind maximal rotierende Schwarze Löcher, die sich so schnell drehen, dass der äußere Rand Lichtgeschwindigkeit erreicht. Und damit Massenzunahmen um beliebige Faktoren.
Was nun Beides erklären würde: erstens die Zunahme der Rotationsgeschwindigkeit nach außen hin und auch, warum dieser Effekt mit zunehmendem Alter der Galaxis zunimmt. Weil eben die Zahl der Schwarzen Löcher, die Überreste von vergangenen Sonnen sind, zunimmt.
Habe diesen Gedanken den Astronomen in den Foren zukommen lassen. Nun ist es so, dass man bei mir schon rein sprachlich erkennt, dass ich nicht zum Wissenschaftsbetrieb gehöre. Nach Meinung der Profis dort also jemand, dem nicht erlaubt ist, neue Ideen einzubringen. So sindse halt da.
Mein Eindruck ist, dass da Päpste residieren und um sie herum die Diener. Alles, was den Papst verärgern könnte, muss vermieden werden. Eine strikte Hierarchie, am unteren Ende das Proletariat, das sich von Vertrag zu Vertrag hangeln muss. Arme Schlucker, die sich kein Aufmucken leisten dürfen.
Halt so richtig das, was im kapitalistischen System zu erwarten war.
Sehr interessant, Arthur C,
ich bin Diplom-Physiker aber kein Anhänger der Kosmologie. Den Urknall halte ich für eine Legende. Erklärung: Die Rotverschiebung wird falsch gedeutet. Wenn man der Astrophysik diese Basis entzieht, wird alles Quatsch. Das deckt sich dann mit dem Erscheinungsbild. Wie sie feststellten, kann man in der Wissenschaft, erst recht in der Physik, ohne autoritäre Position nicht zu Wort kommen.
Jetzt habe ich keine Zeit, weiter darauf einzugehen, aber vielleicht besuchen Sie mal meine Webseite (ohne Physik) und wir kommen in Kontakt.
Rob Kenius, https://kritlit.de
Der Urknall ist aber derwesentlich schwerere Kandidat. Den zu falsifizieren, wird wohl nicht gelingen.
Im Wesentlichen Zustimmung.
“DM wurde entdeckt…” muss aber heißen, “DM wurde postuliert, weil …”
Entdeckt wurde da bisher gar nichts.
Absolut richtig. Danke.
“Die Erklärungen sind schwierig, für einen Nicht-Astrophysiker wie ich es bin kaum nachvollziehbar”
Da haben Sie, Herr Rötzer sehr gut ausgedrückt!
Die Menschheit kann laut dem römischen Kalender bis heute nicht plausibel nachvollziehen, was diese ‘Irren’ hier auf der Erde vollziehen.
Die Wissenschaft ist noch am diskutieren, ob es Viren gibt die sich reproduzieren können, aber das alter vom Universum auf exakte 13,8Milliarden Jahre zu beziffern ist eine klasse Grundlage.
Wieviele der Menschen auf der Erde kann überhaupt 13,8 Milliarden als Zahl auf ein Papier schreiben?
Prima physikalische Metapher für die herrschende Irrsinns-Politik und Irrsinns-Propaganda (aka „Erklärungen“):
„Die Gedankenspiele und Hypothesen …, die aber eben wie mit der Dunklen Materie mit Objekten umgeht, die (noch) nicht nachweisbar sind, aber helfen, die Welt, die wir erkennen können, zu erklären oder sie durch bessere Erklärungen zu ersetzen.“
Im Fall der dunklen Politik:
„Im Fall des „Dunklen Urknalls“ wird allerdings versucht, eine Hypothese durch eine weitere zu stützen, was dann schon eher nach einem Kartenhaus aussieht.“
„was vor dem heißen Urknall war“ – Kohl.
Hier fehlt der Zusatz, „wie von der Regierung gewünscht“:
„leben wir auch hier auf einer kleinen Wissensinsel in einem Meer aus Unbekanntem.“
Anmerkung: Dem Kommentar von Pro1 schließe ich mich an.
Schluss mit dem Unsinn. Wenn es überhaupt einen Urknall gibt, dann gibt es unendlich viele davon.
We are living in an electric universe. That´s for sure.
Der ganze “dunkle Materie”/Urknall-Glaube, ist ein hilflos antiquiertes cartesisches-Konstrukt.
Wer es nicht glaubt, verstehe bitte mal Wal Thornhill…
“Schluss mit dem Unsinn.”
Das ist ein Machtwort, das mir gefällt. Danke. Werde ich weiterverwenden.
Und ein Dankeschön für das Beziehen einer Gegenposition.
“Um das Standardmodell aufrechtzuerhalten, wurden die Dunkle Energie und die Dunkle Materie eingeführt, die nicht sichtbar ist, aber durch Gravitation wechselwirken soll. ” Na das ist schon per se ein ein problematische Vorgehensweise und war schon bei den Epizyklen des Ptolemäus verkehrt. Nichtsdestotrotz hat die Theorie über den Daumen 1400 Jahre gehalten, bis Kepler ein bessere Erklärung für die Anomalien einiger Planetenbahnen fand.
Ich glaube nicht, dass die Rotation von schwarzen Löchern die dunkle Materie erklären kann. Zum einen weil nicht alle schwarzen Löcher rotieren und zweitens, weil die Rotation nach meinem bisherigen Verständnis vom verschlucken von Materie herrührt. Also die Geschwindigkeit und die dadurch bewirkte Gravitation nicht höher ist als die Gravitation der verschluckten Materie. Ich glaube ja eher, dass es etwas mit der beschleunigten Expansion des Universums zu tun hat. In einer Entfernung von ca. 13,8 Milliarden Lichtjahren entfernt sich das Universum mit Überlichtgeschwindigkeit von uns, was bewirkt, dass uns das Licht dahinter nicht mehr erreicht. Der Beobachtungshorizont des Universums liegt bei 46,3 Milliarden Lichtjahren, weil sich das Universum während der 13,8 Milliarden Lichtjahre seit der Entstehung weiter ausgedehnt hat. Wenn man diese relative Geschwindigkeit für das gesamte Universum annimmt, könnte sich ein Massezuwachs durch die Expansion des Raums ergeben. Ist natürlich eine steile These.
Ob ein- oder zweimal Urknall, ohne die reale Struktur des Universums, gar des Metaversums zu kennen, werden wir wohl niemals wesentlich über unser Sonnensystem hinausgelangen. Diese Kenntnis dürfte auch erforderlich sein, um die Antriebe zu entwickeln, die uns das ermöglichen, was die SF schon heute anspricht. Außerdem würde das die Frage nach der Möglichkeit vollendeter Zeitreisen (zurück und wieder vor bzw umgekehrt) endgültig beantworten. Aber es würde ja wohl schon reichen, wenn wir jede Vergangenheit en detail sehen* könnten.
Vielleicht ist das sichtbare Universum aber auch nur ansehensweise erforschbar und direkte Erforschbarkeit weist in andere Universen – evtl gleich ‘um die Ecke’. Die könnten in Form von Branen** so in die Raumzeitdimension(en) integriert sein, dass sie im Prinzip ‘leicht’ erreichbar wären. Wobei ich gewisse Ähnlichkeiten zu unserer Welt ggf nur bei diesem Modell in diesen anderen Welten vermuten würde, zumal sie gravitationell** mit unserer verbunden sein könnten. Alternativ könnten auch aus Weßen Löchern mehr oder weniger explosiv hervorgegangene und somit unserem innere (Tochter-)Universen dem unseren (Mutter) ähnlich sein, was ich für völlig separat aus virtuellen Vakuumoszillationen (per Urknall?) hervorgegangene Universen für unwahrscheinlich halte – zu selten dürfte so etwas erfolgen und zu groß, wenn auch begrenzt, dürfte die Zahl der Kombinationen variierbarer fundamentaler Konstanten sein.
Und was die ‘Dunkle Energie’ und ihre Wirkung auf die Raumzeit betrifft (beschleunigte Ausdehnung [der Leerbereiche]), könnte dieser inflationäre Prozess auch falsch verstanden sein. Man vermutet ja, dass der Raum (3dim) gequantelt sein könnte und vielleicht sogar die Zeit. Aber es würde ja schon reichen, wenn Letzteres zuträfe, denn dann wäre es die Raumzeit (4dim) ohnehin, was eine interessante Strukturmöglichkeit vermuten ließe – ein Raum, der sich in winzigen Zeitquanten und bezogen auf jede Raumdimension schalenartig erweitert und so erst die Bewegung° makrokosmischer Objekte ermöglicht bzw ihr folgt. Damit erscheint das Jetzt als zeitlich winzige, räumlich riesige ‘Frontier’, die sich von der (fixierten) Vergangenheit in die sich vielleicht schon abzeichnende (flexible) Zukunft bewegt. Und wenn das Ganze auch noch oszilliert°°, passen auch noch andere Realitäten (Universen?) in die winzigen Zwischenräume (quasi phasenverschoben). Die Ausdehnung und ihre Beschleunigung ergeben sich dann automatisch aus der Struktur einer 4dim Kugel, deren Beginn (‘Urknall’?) idR in ihrem Zentrum läge. Das müsste dann irgendwo zwischen den allerältesten kosmischen Objekten liegen, die wir dann aber auch in allen Richtungen sehen müssten, falls das damalige Universum noch ganz in unser heutiges Blickfeld passte. (Voraussetzung wäre natürlich auch eine gleichmäßige 1.Inflation und einigermaßen gleiche Materieverteilung um dieses Zentrum herum bis zur Entstehung dieser Objekte und trotz Inflation.)
Außerdem gibt’s auch noch etwas, was mitunter ‘Dunkle Strömung’ genannt wird. Das ist aber real feststellbar und bezieht sich auf einen Galaxienstrom, der auch unsere galaktische Heimat betrifft, und sich auf etwas zubewegt, das sich hinter anderen großen Galaxienhaufen verbirgt. Das könnte eine gigantische Struktur oder gar ein ‘Loch’ in unserem Universum sein, das durch die Kollision mit einem anderen, massereichen Universum (quasi als Tor dahin) entstanden ist. Die Struktur könnte aber auch ein Tochteruniversum sein, dass durch die Kehrseite (Schwarzes Loch) seines Ursprungs (Weißes Loch) gravitationell auf seine relative ‘Nachbarschaft’ wirkt.
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* Erreichbar wäre das, was wir sehen, eher nicht, wohl auch nicht der unserem ‘zeitgleiche’ Zustand, sondern regulär nur eine (ungewisse) Zukunft desselben und das auch noch an einem (etwas) anderen Ort, was allerdings nur bei sehr weiten Fernreisen eine navigatorische Herausforderung wäre.
** Was auch eine Erklärung für die der ‘Dunklen Materie’ zugeschriebenen Effekte sein könnte.
° Jede Bewegung entlang 1er, 2er oder aller 3 Raumdimensionen erfolgt in Zeit, sodass jeder Punkt dieser Bewegungslinie bzw -kurve stets durch alle 4 Raumzeitkoordinaten bestimmt werden muss. Es ‘vergeht’ dabei also immer Zeit. Deshalb ist die Zukunft auch relativ leicht erreichbar, während die Vergangenheit wohl kaum durch Ansteuerung der jeweiligen 4 RZ-Koordinaten erreicht werden kann, zumal ja auch ungewiss ist, ob sich da überhaupt das reale Zielobjekt befindet. Anderenfalls müsste Bewegung (in der RZ) ganz anders definiert werden, was ich mir nicht vorstellen mag. (Eine kurzperiodische gleichzeitige Kopie aller Objekte an leicht verändertem Ort in neuer ‘Schale’ erscheint mir allerdings logischer als – was manche annehmen – eine Kopie des gesamten Universums in 2 Varianten bei jeder Ja-Nein-Entscheidung – von denen schon in der Mikrowelt sekündlich Milliarden anfallen dürften.)
°° Ein Hinweis darauf könnte bspw die winzige Pause zwischen Sinnes- und bewusster Wahrnehmung (Verarbeitung) sein oder ggf noch besser in kosmischem Maßstab die Wirkung der Hubble-Konstante.