Dunkle Materie 08.10.10

Dunkle Materie
Kurt Grießer
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
1
Stephen Hawking:
Die kürzeste Geschichte der Zeit:
Was (wie viel) wissen wir
wirklich über das
Universum?
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
2
Stephen Hawking:
Die kürzeste Geschichte der Zeit:
Wieso wissen wir es?
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3
Prof. H. Lesch in einem Interview 2006:
Das größte Problem, das uns Astrophysiker quält,
ist die Dunkle Materie.
Meinem Dafürhalten nach ist dieses Problem für
die Astrophysiker die absolute Katastrophe.
Es ist fürchterlich.
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4
Wieso wissen wir etwas über dunkle Materie ?
Was wissen wir über dunkle Materie ?
Woraus besteht Sie ?
Steht die Astronomie vor einer
neuen Revolution ?
Konsequenzen für die Kosmologie?
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5
September
2005
Kurt Grießer. Dunkle Materie
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6
April 2009
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7
August 2010
Dem dunklen
Universum auf
der Spur
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8
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9
Inhalt
Teil 1:
Wir
wissen von
Umfang und Verteilung dunkler Materie
durch ihre
Gravitationswirkung.
Teil 2:
Diese Entdeckung revolutioniert
ein weiteres Mal (4)
die Physik und die Astronomie.
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10
Inhalt
Teil 1:
Wir
wissen von
Umfang und Verteilung dunkler Materie
durch ihre
Gravitationswirkung.
Teil 3:
Wir wissen (noch) nicht, woraus,
aus was für Teilchen
die Dunkle Materie besteht.
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11
Inhalt
Teil 1:
Wir
wissen von
Umfang und Verteilung dunkler Materie
durch ihre
Gravitationswirkung.
Teil 4:
. Kosmologische Bedeutung der
Dunklen Materie
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12
dunkel
?
nicht leuchtend
Keine elektromagnetische
Wechselwirkung
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13
Leuchtende Materie ist diejenige,
die mittels
elektromagnetischer Strahlung
jeglicher Frequenz
beobachtbar ist.
d.h. Materie, die aus
Protonen, Neutronen (Quarks) und
Elektronen besteht.
Baryonische Materie.
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14
Snake
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15
Pferdekopfnebel
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16
Infrarot-Aufnahme:
Molekül- bzw. Dunkelwolke Banard 68
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17
Radio-Strahlung
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18
Wasserstoff.
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19
Dunkel:
Keinerlei Signale durch.
elektromagnetische Wechselwirkung
jeglicher Frequenz.
Nur indirekte Beobachtung möglich,
da elektromagnetische Strahlung die einzige
Möglichkeit der Datenübermittlung aus dem
Kosmos darstellt.
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20
Feitzinger: (Galaxien und Kosmologie)
Dunkle Materie ist „Etwas“, das
zwar Träger von
Gravitationskräften ist, aber
über elektromagnetische
Strahlung direkt nicht
nachgewiesen werden kann
oder noch nicht nachgewiesen
werden konnte.
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21
Es fällt schwer,
die Vorstellung zu akzeptieren,
es gäbe Materie,
die „unsichtbar“ ist und
dennoch alles Sichtbare
beeinflussen kann.
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22
Wasserstoff.
Zur dunklen Materie zählen
nicht:
Exoplaneten
lichtschwache Sterne (Braune Zwerge)
Schwarze Löcher
Gas- oder Staubwolken
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23
Wasserstoff.
Zur dunklen Materie
zählt nicht:
Die sogenannte baryonische Materie
bestehend aus
Protonen, Neutronen, Elektronen
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24
Erste Hinweise
Jan Oort
(1900 – 1992)
Fritz Zwicky ( 1898 - 1974 )
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25
S&T1993//4
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26
Fritz Zwicky
1898 - 1974
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27
Durchbruch
Vera Rubin
1928 …
Vera Rubin
1950 Dipl.
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28
Kann aus der
Leuchtkraft eines
Systems (Galaxie) auf
dessen (deren) Masse
geschlossen werden?
Vera Rubin
1950 Dipl.
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29
„Beweise“ für Dunkle Materie
1. Rotationsmuster einzelner Spiralgalaxien
2. Hohe „thermische Geschwindigkeit“
von
Galaxien in Galaxienhaufen
3. Röntgenblasen in Galaxienhaufen
Kollision zweier Galaxien
4. Gravitationslinseneffekt
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30
Masse, Radius  Umlaufsgeschwindigkeit
Umlaufsgeschwindigkeit, Radius

Masse
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31
Rotationsmuster unseres
Planetensystems
Zentrifugalkraft
=
Gravitationskraft
v
G
Z
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32
Rotationsmuster unseres
Planetensystems
Zentrifugalkraft
=
Gravitationskraft
Z
v
M
m
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G
R
33
Zentrifugalkraft =
Gravitationskraft
mv2
mM
= G
;
R
R²
v2
GM
=
:
R
R²
G M
v² =
R
G M
R
R v2
M =
G
v =
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34
47,9
km/s
v =
v ∝
G M
R
1
R
35,0
29,8
Kepler -Kurve
24,1
13,1
9,6
6,8
5,4
4,7
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35
Sind gleiche
Überlegungen auch
bei Galaxien möglich ?
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36
Radialgeschwindigkeits Rotationsbild M31
Rot:
Entfernung
Blau:
Annäherung
Weiß:
keine
Abstandsänderung
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37
RadialgeschwindigkeitsRotationsbild M31
Weiß:
nur Ortsänderung
keine
Abstandsänderung
Änderung:
in 2.000 Jahren
1/10
Bogensekunde
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38
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39
Doppler
Sterne bewegen
sich von uns weg
Maximaler
Dopplereffekt
Sterne bewegen
sich auf uns zu
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40
Kein Doppler-Effekt messbar
Erde
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41
Zur Berechnung
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42

v
R
M
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43
V² = GM/R
V
ρ =
const
M
R
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44
GM
v =
R
2
4
innen : M = ρ V = ρ π R 3
3
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ρ = konst
45
GM
v =
R
2
4
innen : M = ρ V = ρ π R 3 ρ = konst
3
3
G
ρ
4
π
R
2
2
v =
∝ R ; v ∝ R ⇒ Gerade
3R
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46
V
V² = GM/R
M: fast die
gesamte
leuchtende
Masse liegt
innerhalb von
R
R
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47
Kepler - Kurve
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48
47,9
km/s
v =
v ∝
G M
R
1
R
35,0
29,8
Kepler -Kurve
24,1
13,1
9,6
6,8
5,4
4,7
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49
Wie wird die
Geschwindigkeit gemessen ?
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50
Feitzinger S.63
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51
Doppler - Effekt
∆ λ
λ
v
=
c
∆ λ
v =
c
λ
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52
Feitzinger S.64
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53
Kein Doppler-Effekt messbar
A+R Folie
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54
Kein Doppler-Effekt messbar
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55
Kein Doppler-Effekt messbar
Eigenbewegung des
Zentrums der
Milchstraße
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56
Eigenbewegung: μ = 5,9 mbs/a
R = 7,94 kpc
μ
R
V = 220 km/s
M = 3,6 1011 M
V = Rμ
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57
Vg = 225 km/s
Vb = 15 km/s
M = v² r / G
Mg = 3,6 1011 M
Mb = 1,6 109 M
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58
Vg = 225 km/s
M = v² r / G
Vb = 15 km/s
Mg = 3,6 1011 M
Mb = 1,6 109 M
Prozentualer Anteil der Dunkelmaterie
M g − Mb
Mg
Mb
= 1−
= 1−
Mg
 vb 
 
v 
 g
2
= 99,5 %
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59
Kurt Grießer. Dunkle Materie
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60
Spektr.d.Wiss.
Kosmologie
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61
blau: H – 21-cm-Linie
SuW2008/5/37
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violett: IR-UVEmisson
62
Geschwindigkeitsfeld: rot: vom Beobachter weg
blau: auf den Beobachter zu
SuW2008/5/37
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63
SuW2008/5/37
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64
Sc - Galaxien
Sc - Galaxien
9 Rotationskurven
Zunehmende
Leuchtkraft
d.h.
zunehmende
Masse
d.h.
zunehmende
Umlaufgeschw.
VON oben nach
unten
Spektr.d.Wiss. Kosm.
V.R. DM S.69
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65
Sc - Galaxien
Bis jetzt (1990) ist noch
keine galaktische
Rotationskurve beobachtet
worden, die in eine
Kepler-Kurve
übergegangen ist.
Trefil: Fünf Gründe
S.109
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66
GM
v =
R
2
v = konst
v2
M =
R
G
M ∝ R
.
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67
GM
v =
R
2
4
v
3
M = π R ρ =
R
3
G
k1 R 3 ρ = k 2 R
2
v = konst
R3 ρ = k R
1
ρ ∝
R2
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68
Trefil: Fünf Gründe
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69
. S&T2008/8/33
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70
Projezierte Dichte der Dunklen Materie in einer simulierten Galaxie
mit der Größe der Milchstraße. Myriaden von Klumpen aus
Dunkler Materie kreisen in dem Halo der Galaxie.
.
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71
Struktur einer Spiralgalaxie
früher
!
!
heute
Spektr.d.Wiss.
Kosmologie
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72
Weitere Gesetzmäßigkeit:
Fluchtgeschwindigkeit
Virialsatz
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73
Virial - Satz
In einem
gravitativ abgeschlossenen Gebiet
ist die potentielle Energie dem Betrage nach
gleich der doppelten kinetischen Energie.
Epot =
2 Ekin
Beispiel: Planetensystem
.
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74
Virial - Satz
Gravitationskraft = Zentripedalkraft
mM
G
R2
mM
G
R
mM
G
R
=
mv2
R
=
mv2
=
m 2
2
v
2
E pot = 2 E kin
.
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75
Virial - Satz
Gravitationskraft
G m M / R²
= Zentrifugalkraft
=
G m M/ R =
E pot
.
m v² / R
2* (v² * m/2)
= 2 Ekin
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76
Fluchtgeschwindigkeit
bei vorgegebener „zentraler“ Gesamtmasse
Gravitationskraft = Zentripedalkraft
mM
G
R2
mM
G
R
mv2
=
R
=
v =
.
mv2
G M
R
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77
Masse
bei vorgegebener Flucht-Geschwindigkeit
Gravitationskraft = Zentripedalkraft
mM
G
R2
mM
G
R
mv2
=
R
=
mv
2
M =
R v2
G
Erforderliche gravitativ wirkende Masse M,
einen Körper mit der Geschwindigkeit v im
Gravitationsfeld zu halten.
.
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78
Anwendung
auf einen
Galaxienhaufen
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79
Galaxienhaufen
Wassertropfen
Bestandteile
Wasser-Moleküle
Galaxien
Zusammenhalt
Oberflächenspannung
Schwerkraft
„Temperatur“
Wärmebewegung
Bewegung der G.
.
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80
Galaxienhaufen
Wassertropfen
„Temperatur“
Wärmebewegung
Bewegung der G.
Temperaturzunahme
Zusammenhalt nur
gewährleistet, wenn
Virialsatz erfüllt d.h.
wenn v kleiner als die
Fluchtgeschwindigkeit ist.
Zunahme der W.- Bewegung
Tropfen verdampft
Mindestmasse erforderlich:
.
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81
Mindestmasse um eine Galaxie mit der
Geschwindigkeit v im Haufen zu
halten:
M ≥
.
Rv
G
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2
82
M ≥
Masse –
Leuchtkraft
aller
Einzelgalaxien
Rv
G
2
Radius R zum
Schwerpunkt Geschwindigkeiten
aller
Einzelgalaxien
Obige Bedingung n i c h t erfüllt
.
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83
Spektr.d.Wiss.
Kosmologie
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84
Coma - Haufen
S&T2008/8/32
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85
Galaxienhaufen
Coma Haufen
Röntgen
-Aufnahme (rot)
der visuellen
Aufnahme
überlagert
Spektr.d.Wiss.
Kosmologie
Kurt Grießer. Dunkle Materie
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86
Galaxienhaufen
Röntgenstrahlung
Galaxien
Temperatur
Geschwindigkeit
Masse
Wärmebewegung
Geschwindigkeit
Mindestmasse
erforderlich
Coma Haufen
Mindestmasse
nicht erreicht
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87
Galaxienhaufen
Coma Haufen
Röntgen
-Aufnahme (rot)
der visuellen
Aufnahme
überlagert
Spektr.d.Wiss.
Kosmologie
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8. Oktober 2010
88
Visuelles Licht
Spektr.d.Wiss.
Kosmologie
Röntgenlicht
hohe Temperatur
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89
2 sich durchdringende
Galaxienhaufen
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90
Spektr.d.Wiss.
Kosmologie
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8. Oktober 2010
91
DM
Spektr.d.Wiss.
Kosmologie
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
92
Rö
Spektr.d.Wiss.
Kosmologie
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
93
Spektr.d.Wiss.
Kosmologie
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
94
I
II
Gas
Gas
Gal St
Gal St
DM
DM
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95
I
II
Gal St
DM
Gas
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8. Oktober 2010
Gal St
DM
96
Dieses Bild hat die
Zweifler an der
Dunklen Materie
auf weniger als
2 % der
Astronomen
reduziert.
„So stümperhaft (Kesselflicker) geht man mit einem
physikalischen Gesetz nicht um,
das über 300 Jahre jeden Test bestanden hat.
S&T2008/5/32
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97
Spiegel
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98
Spiegel
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
99
Spiegel
Kurt Grießer. Dunkle Materie
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100
Spiegel
Kurt Grießer. Dunkle Materie
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101
MACJS0025.4 - 1222
NASA
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102
Spektr.d.Wiss.
Kosmologie
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103
Dunkle Sterne ?
Antwort: nein
Energieabstrahlung durch Infrarot im Frühstadium
der Kontraktion nicht möglich.
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104
Dunkle Galaxien?
Antwort: ja
VIRGO HI21
Beobachtungstatsachen
Rotierende Wasserstoffwolke,
Rotationskurven lassen auf eine Massenansammlung in
Form einer Galaxie schießen.
Masse: 1010 Sonnenmassen
davon nur 1 % neutraler Wasserstoff (21cm
Linie)
Entfernung: 50 Mio Lj
keine leuchtenden Sterne feststellbar
vorhandene Sterne müssten sichtbar sein.
. Internet
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105
Virgo HI 21
.
Dunkle Galaxien
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106
Beobachtungsorte:
Arecibo Observatory
Cardiff University Wales
Westerbork Synthesis Radio Teleskop, Niederlande
. Intrenet
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107
Beobachtungsorte:
Arecibo Observatory
Cardiff University Wales
Westerbork Synthesis Radio Teleskop, Niederlande
. Intrenet
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108
Beobachtungsorte:
Arecibo Observatory
Cardiff University Wales
Westerbork Synthesis Radio Teleskop, Niederlande
. Intrenet
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109
Beobachtungsorte:
Arecibo Observatory
Cardiff University Wales
Westerbork Synthesis Radio Teleskop, Niederlande
. Intrenet
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110
Das allein entscheidende Kriterium für das
Vorhandensein von Materie ist nicht ihre
Leuchtkraft, sondern ihr Fähigkeit andere
Massen anzuziehen.
Dunkle Materie ist überall dort zu finden,
wo leuchtende Materie sichtbar ist.
(Umgebung von Galaxien;
zwischen Galaxien in Galaxienhaufen)
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111
Materie
Gravitation
Ist die Gravitation gleichsam ein Dogma der
Astronomie,
das
wie die Bibel der Religion oder
das Grundgesetz unseres Staates
über jeden Zweifel erhabene Gültigkeit
beanspruchen kann ?
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112
MOND
MOdifizierte Newtonsche Dynamik
Gravitationsgesetz 1/r²
Dunkle Materie
Mordehai Milgram: 1983
Gravitationsgesetz 1/r
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Keine DM
113
MOND
Mordechai
Milgrom
1987
S&T2007/4/33
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114
MOND
S&T2007/4/31
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115
MOND
Newton
m v2
mM
= GN 2 ;
r
r
GN M
v =
r
2
Mi lg rom (e inf ach) :
m v2
mM
= GM
;
r
r
v 2 = GM M = const
Kurt Grießer. Dunkle Materie
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116
MOND
GN M
v =
r
GM M = vM2
GN
r =
GM
G N > > GM
2
N
Kurt Grießer. Dunkle Materie
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117
MOND
Das Milgram‘sche Gesetz soll für sehr groß r gelten.
r groß
GN/GM groß
GM sehr klein
Bei geschickter Wahl von GM könnte man folgende
Ergebnisse erzielen:
Kurt Grießer. Dunkle Materie
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118
MOND
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
119
MOND
S&T2008/8/32
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
120
MOND
S&T2007/4/31.
Kurt Grießer. Dunkle Materie
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121
MOND
Milrams Vorschlag
Nur anwendbar auf kleinere Galaxien (Newton‘sches Gesetz)
nicht anwendbar großräumig (ART)
Galaxienhaufen
Mikrowellenhintergrund
Gravitationslinsen
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122
Gravitationslinse
.
Kurt Grießer. Dunkle Materie
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123
Gravitationslinse
X = 4 G M / (c²
d)
Winkel x
d
M = (c² d) * X / 4 G
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124
Gravitationslinse Abell 2218
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125
Diese Ergebnisse stellen
erneut
eine Revolution
in Physik und Astronomie dar.
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126
Revolution 4
Kurt Grießer. Dunkle Materie
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127
Revolution 1
Vom geozentrischen zum heliozentrischen
Weltbild
Kopernikus
1473 - 1543
Galilei
1564 – 1642
Tycho Brahe
Kepler
1525 – 1601
1571 - 1630
Newton
1642 - 1727
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
128
Revolution 1
Vom geozentrischen zum heliozentrischen
Weltbild
Kopernikus an der
astronomischen Uhr
des Straßburger
Münsters
1473 - 1543
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
129
Revolution 1
Vom geozentrischen zum heliozentrischen
Weltbild
Tycho Brahe
1525 - 1601
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
130
Revolution 1
Vom geozentrischen zum heliozentrischen
Weltbild
Galileo Galilei
1564 - 1642
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
131
Revolution 1
Vom geozentrischen zum heliozentrischen
Weltbild
Johannes Kepler
1571 - 1630
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
132
Revolution 1
Vom geozentrischen zum heliozentrischen
Weltbild
Keplersche Gesetze:
1. Planeten bewegen sich auf Ellipsen
2.
Flächensatz
3.
T²/a³ = const
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
133
Revolution 1
Vom geozentrischen zum heliozentrischen
Weltbild
Newton
m M
F = G
2
R
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
134
Isaac Newton
1642 - 1727
Wikipedia
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
135
Revolution 1
1642-1727
1564-1642
1571-1630
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
136
Revolution 2
Fixsternsphäre endgültig überwunden
Sternanordnung in einer Scheibe
1750 Herschel Sternzählungen
linsenförmig; 10.000 x 1.000 Lichtjahre
Sonne in der Nähe des Zentrums
Sonne im Zentrum der „Milchstraße“
1917 / 1918 Shapley
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
137
Revolution 2
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
138
Revolution 2
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
139
Revolution 3
Einstein
1917: Allgemeine Relativitätstheorie
kosmologische Betrachtung:
Kosmos ist statisch.
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
140
Revolution 3
Stephen Hawking
Die kürzeste Geschichte der Zeit:
Im 20. Jahrhundert wandelte sich unser
Bild vom Universum. Wir erkannten, wie
unbedeutend unser Planet in der Weite
des Universums ist;
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
141
Revolution 3
Stephen Hawking
Die kürzeste Geschichte der Zeit:
Wir entdeckten, dass
Raum und Zeit gekrümmt
und
untrennbar miteinander verschränkt
sind,
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
142
Revolution 3
Stephen Hawking
Die kürzeste Geschichte der Zeit:
Dass das Universum expandiert
und
einen Anfang in der Zeit hat.
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
143
Revolution 3
Stephen Hawking
Die kürzeste Geschichte der Zeit:
Die Entdeckung, dass sich das
Universum ausdehnt, war eine der
großen geistigen Revolutionen des 20.
Jahrhunderts
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
144
Revolution 3
5. Oktober 1923,
Edwin Hubble:
Andromeda - “Nebel“ als Galaxie erkannt
Die Milchstraße eine Galaxie wie viele andere
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
145
Revolution 3
Andromeda - “Nebel“ als Galaxie erkannt
Die Milchstraße eine Galaxie wie viele andere
Ein Mittelpunkt des Kosmos existiert nicht
Expansion des Kosmos
Urknall
Big Bang
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
146
Albert Einstein
1879 - 1955
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
147
Revolution 3
Friedmann
1923 Folgerung aus ART:
Kosmos kann
expandieren aber auch
kontrahieren.
Keine besondere
Beachtung gefunden
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
148
Revolution 3
Friedmann
Unsere Kenntnisse sind vollständig ungenügend,
um Zahlenrechnungen auszuführen und
zu entscheiden, welche Welt unser Weltall ist.
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
149
George Lemaitre
Revolution 3
1894 - 1966
Folgerte aus den
Einsteinschen Gln
die Expansion des
Universums und
stellt das
„Hubble“ – Gesetz
auf.
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
150
Revolution 3
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
151
Einstein
Revolution 3
1879 - 1955
Lemaitre
1984 - 1966
Einstein:
Lemaîtres
Arbeit ist formal
korrekt, aber
physikalische
abscheulich.
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
152
Revolution 3
Lemaitre
Spektr..d.Wiss. Kosmologie
SuW2006/7
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
153
Revolution 3
Hubble
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
154
Revolution 3
Spektr.d.Wiss. Kosmologie
SuW2006/7
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
155
Revolution 3
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
156
Revolution 3
Spektr.d.Wiss. Kosmologie
SuW2009/11/54
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
157
Revolution 4
Jan Hendrik Oort 1932 Dicke der Scheibe der Milchstraße
1900 – 1992
Masse der Galaxis
aus Bewegung
aus Masse-Leuchtkraft
Widerspruch
Fritz Zwicky
1933 Dynamik des Coma – Haufens
Postulierte eine zusätzliche Masse; Ablehnung
Vera Rubin
1928 - 2004
1960 Durchbruch
Rotationskurven von Galaxien
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
158
Jan Hendrik
Oort
1900 - 1992
S&T1993/4/44
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
159
Revolution 4
Fritz Zwicky
1898 - 1974
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
160
Revolution 4
Vera Rubin
Vera Rubin
1950 Dipl.
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
161
Revolution 4
Dunkle Materie
28 %
Dunkle Energie
68 %
Baryonische Materie
4%
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
162
Revolution 4
Spektr.d.Wiss.
Kosmologie
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
163
Revolution 4
S&T2010//4/14
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
164
Revolution 4
Unser bekannter Kosmos ist ein
in sich logisch widerspruchsfreies Gebäude.
Als wissenschaftlich gesicherte Erkenntnis
gilt ausschließlich nur das, was diesem
Axiom genügt.
Widersprüche zeigen, dass dieses
Gebäude fehlerhafte Stellen hat oder
(noch) nicht vollständig ist.
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
165
Revolution 4
Unser bekannter Kosmos ist ein
in sich logisch widerspruchsfreies Gebäude.
Unser Kosmos ein Gebäude mit 25 Räumen.
Wir beobachten gerade eines davon.
Die übrigen 24 sind unseren Nachfahren
vorbehalten.
Wenn das keine Revolution ist, die sich
seit 1960 breit macht.
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
166
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
167
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
168
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
169
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
170
Verteilung - Struktur
der
Dunklen Materie
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
171
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
172
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
173
Filamente
S&T2006/5/32
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
174
SuW2007/8/20
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
175
SuW2007/8/22
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
176
Dunkle Materie
SuW2007/4/16
Leuchtende Materie
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
177
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
178
Dunkle Materie:
Galaxienbrücke im
kosmischen Leerraum
Wie Perlen auf einer Schnur stehen 14 Zwerggalaxien in
einer Reihe - gehalten von Dunkler Materie
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
179
Filamente
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
180
Revolution 4
Sichtbar:
Kerzen
Sterne
Galaxien
Nicht sichtbar:
Baum
Struktur der
Anordnung
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
181
Revolution 4
Was wir sehen und direkt
erforschen können,
die normale Materie,
ist nur Dekoration im Universum.
Das Schicksal des Alls
wird von
Dunkler Materie und der
Dunkler Energie
bestimmt.
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
182
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
183
Woraus besteht nun
die Dunkle Materie ?
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
184
Wir wissen es
(noch)
nicht.
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
185
Kosmologie
Die Antwort muss gemeinsam
von den
Kosmologen
und den
Teilchenphysikern
gefunden werden.
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
186
Immo Appenzeller:
SuW 2010 / 10
Die physikalische Natur der
Dunklen Materie ist zur
Zeit noch unverstanden.
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
187
Immo Appenzeller:
SuW 2010 / 10
Sehr wahrscheinlich besteht sie aus
bis jetzt unentdeckten Elementarteilchen,
die überhaupt nicht
oder
nur extrem wenig
mit den Teilchen der sichtbaren Materie
und mit elektromagnetischen Feldern in
Wechselwirkung treten.
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
188
Eigenschaften der Dunklen Materie.
1. Gravitative Wirkung
hat zur Entdeckung geführt
ausführlich besprochen
2. DM – Teilchen vernichten sich gegenseitig.
kann man Zerfallstrümmer beobachten ?
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
189
S&T2009/4/25
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
190
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
191
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
192
Eigenschaften der Dunklen Materie.
1. Gravitative Wirkung
hat zur Entdeckung geführt
ausführlich besprochen
2. DM – Teilchen vernichten sich gegenseitig.
kann man Zerfallstrümmer beobachten ?
3. WIMPS
Weakly Interakting Massive Particles
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
193
Wimps
stellen augenblicklich die
beste Arbeitshypothese dar.
Man postuliert ein Teilchen und gibt ihm den Namen
seiner hypothetischen Eigenschaften:
schwach wechselwirkend:
Massiv:
baryonischer Materie
Masse, weil gravitative Wirkung
keine Masse unserer Erfahrung
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
194
Tagung in München
September 2011
„Topics on Astroparticle and Undergroundphysics“
FAZ 14. September 2011
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
195
300 Wissenschaftler diskutieren sehr
kontrovers über
3 NachweisExperimente für WIMPS
Cresst Gran Sasso bei Rom
Dama
Gran Sasso
CoGent Soudan-Mine in Missesota
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
196
Ergebnis:
Die Jäger nach der Dunklen Materie sind nach
wie vor weit von einer Lösung des vielleicht
größten Rätsels der Astrophysik weit entfernt.
Einigkeit bestand unter allen Beteiligten
nur darin , dass niemand die
Existenz Dunkler Materie bestreitet.
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
197
Ergebnis:
Die Jäger nach der Dunklen Materie sind nach
wie vor weit von einer Lösung des vielleicht
größten Rätsels der Astrophysik entfernt.
Man spricht (WIMPS)
höchstens von Hinweisen, nicht
aber von Beweisen.
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
198
Camille
Flameron
Revolution 4
1888
Mittelalterlicher
Holzschnitt
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
199
Da
nke
für
s
Zuh
ö
r
en
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
200
Wir wissen sicher nicht alles.
Auch wissen wir nicht, wie viel wir nicht wissen.
Denn das, was wir nicht wissen,
ist teilweise nicht sichtbar.
Kurt Grießer. Dunkle Materie
8. Oktober 2010
201