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Dunkle Materie


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Unter dem Schlagwort Dunkle Materie verbergen sich eine Reihe von Theorien in der Kosmologie .

Der Ausgangspunkt dieser Theorien ist die dass die Bewegung der Materie im Universum nicht den erwarteten Gesetzmäßigkeiten gehorcht. Die von den Erwartungen tritt allerdings erst bei großen Strukturen ( Sternhaufen Galaxien und größer) auf.

Inhaltsverzeichnis

Entdeckung

Als erster beobachtete Fritz Zwicky 1933 dass der Coma-Haufen (ein Galaxienhaufen bestehend aus 800 Einzelgalaxien mit großer der Einzelgeschwindigkeiten und einer mittleren Entfernungsgeschwindigkeit von von 7.500 km/s) nicht durch die Gravitationswirkung seiner sichtbaren Bestandteile (im wesentlichen der Sterne der Galaxien) zusammengehalten wird. Er stellte dass das 400-fache der sichtbaren Masse notwendig ist um den Haufen gravitationell Seine Hypothese dass diese fehlende Masse in dunkler Materie vorliege stieß in der Fachwelt breite Ablehnung.

Die Analyse der Umlaufgeschwindigkeiten von Sternen Spiralgalaxien durch Vera Rubin seit 1960 zeigte erneut die Problematik auf. Seitdem die dunkle Materie ernstgenommen und aufgrund detaillierter Beobachtungen in allen großen astronomischen Systemen vermutet.

Mit der Durchführung von großräumigen Durchmusterungen Galaxienhaufen und Galaxiensuperhaufen wurde zusätzlich deutlich daß Konzentration an Materie nicht allein durch die Materie bewerkstelligt werden konnte da diese einfach wenig war um durch Gravitation die Dichtekontraste erzeugen. So hatte man einen weiteren Hinweis zusätzliche nichtleuchtende Materie.

Formen der dunklen Materie

Dunkle Materie wird heute in verschiedenen postuliert.

  • MACHOs (Massive Compact Halo Objects dt. Massive Halo -Objekte)
  • Wimps (Weakly Interacting Massive Particles dt. Schwach massive Teilchen)
MACHOs gelten dabei als aus der uns Materie (Atomen) aufgebaut während Wimps so genannte 'exotische' bislang unbekannte Elementarteilchen seien.

Theorien die von der Existenz von MACHOs ausgehen stehen in teilweisem Widerspruch zur des Urknall . Daher geht man heute davon aus MACHOs nur einen kleinen Teil der dunklen ausmachen.

Ebenso sind auf Wimps basierende Theorien nicht zufriedenstellend da unklar wie diese schwach wechselwirkenden Teilchen es schaffen die Galaxien gebunden zu bleiben und nicht entweichen. Daher werden 'kalte' (d.h. sich langsam oder 'warme' (d.h. sich schneller bewegende) Wimps unterschieden. Als warme WIMPS kommen z.B. Neutrinos in Frage sofern ihre Masse groß ist um nicht zu schnell zu entweichen. kaltes WIMPS ist derzeit das leichteste Teilchen der Theorie der Supersymmetrie das Neutralino im Gespräch. Aber der dieses und anderer Kandidaten steht bisher noch

Alternative Erklärungsversuche

Alle obigen Erklärungsansätze nehmen implizit an die Gravitation dem Newtonschen Gravitationsgesetz bzw. der allgemeinen Relativitätstheorie gehorcht.

Die MOND -Hypothese ( Mo difizierte N ewtonsche D ynamik) wird von einer Minderheit von Astronomen Alternative zur Dunklen Materie vorgeschlagen. In ihr postuliert dass die Äquivalenz von träger Masse und schwerer Masse bei extrem kleinen Beschleunigungen nicht mehr

Andere Theorien knüpfen an Erkenntnissen aus Teilchenphysik an nach der das Universum kurz dem Urknall eine Phase extremer Ausdehnung durchlief sog. kosmische Inflation. Diese Phase soll heute Spuren hinterlassen haben in Form von Fluktuationen die Größe etwa einer Galaxie haben und bewirken können daß die Umlaufgeschwindigkeit der äußeren in Scheibengalaxien nicht wie erwartet abnimmt.

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