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Milchstraßenrotation

Verfasst: 31. Mai 2010, 22:11
von warsteiner52
Hallo,
Ich bin kein Fachmann, sondern seit vielen Jahren interessierter Laie.
Kürzlich erst fand ich die sehr interessanten und recht verständlich beschriebenen Seiten zum Thema Spiralgalaxien. Was ich hier nicht verstehe, ist die Erläuterung zur Rotationsgeschwindigkeit der Milchstraße bzw ihrer Sterne. Im Beitrag zur Andromeda ist ein Diagramm der Rotationsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Zentrumsentfernung dargestellt. Fast identisch ist ein Diagramm für die Sterne der Milchstraße im Thema Milchstraße vorhanden. Nur, daß hier die grüne, zu erwartende, Linie durch eine rote Linie ergänzt wird , die die tatsächlich gemessene Geschwindigkeit der Sterne der Milchstraße wiedergeben soll.
Ich habe mir die Daten einmal in Winkelgeschwindigkeiten umgewandelt und in einer Simulation ablaufen lassen. Als Startsituation habe ich alle Sterne in einer Geraden plaziert mit einem Abstand von ca 2,5 kpc. In Schritten von 1 Mio Jahren je Sekunde lasse ich die Sterne im das Zentrum rotieren und ende nach 18 Sekunden ( 180 Mio Jahren) . Das Ergebnis der grünen Linie entspricht recht genau dem aktuellen angenommenen Bild der Milchstraße. Aber der rote Kurvenast der Geschwindigkeit paßt einfach nicht in das Bild. ( siehe rote Punkte)
Kann die offensichtliche Übereistimmung des Erscheinungsbildes mit den erwarteten Geschwindigkeiten tatsächlich falsch sein? Bzw. eine gemessene Kurve, die dem Bild widerspricht, richtig sein?
(Das Dateiformat AVI ist hier nicht erlaubt, sonst würde ich die Simu zur Erläuterung hier reinstellen)

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 31. Mai 2010, 22:22
von wilfried
Guten Tag

lieber Warsteiner (durstiger name!!) herzlich willkommen bei uns im Forum.

ich bin mir nicht sicher, was Du hier mit roter und grüner Linie meinst, denn Du hast kein Diagramm eingestellt, noch einen link auf eine veröffentlich dazu angegeben.

Eventuell mag die folgende Erläuterung Dir helfen:

Sterne rotieren um das zentrum ihrer Galaxis. Jeder Stern folgt zunächst unbeeinflusst durch andere Sterne der Bahn, welche bestimmt wird durch das Kräftegleichgewicht Zentrifugal -und Zentripetalkraft.

Nun kommen Störungen hinzu. Wir WEissenschaftler nennen dies Mehrkörperproblem. Das sind Störungen durch benachbarte Sterne, aber auch Sternhaufen, Dunkelhaufen ... allgemein durch Materie.

Diese Störungen beeinflussen die Bahn eines Sterns.

So kommt es zu Abweichungen von der erwarteten zur wirklichen Bahn.

Ich vermute sehr stark, dass Deine Frage damit beantwortet ist.

Netten Gruß

Wilfried

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 31. Mai 2010, 23:28
von tomS
Auch von mir erstmal ein herzliches Willkommen.

Tja, ohne Graphik oder Link kann man schlecht was dazu sagen. Stell' das doch noch rein, dann werden wir uns schon einen Reim drauf machen können.

Deine Simulation interessiert mich. Du scheinst ja kein Laie zu sein, sondern dich ernsthaft mit der Materie zu befasssen ...

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 1. Jun 2010, 08:38
von warsteiner52
Ja, da war ich wohl etwas betriebsblind und dachte alles ist klar! Ist natürlich richtig, daß ich das besser erläutern sollte:
Also auf http://www.abenteuer-universum.de/galaxien/milch.html
ist das Diagramm mit der Umlaufgeschwindigkeit in der Galaxis zu finden und im Teil Adromeda das Andere
m2.jpg
m2.jpg (13.79 KiB) 9361 mal betrachtet
Diese Geschwindigkeiten habe ich verwendet ( ausgehend von einer Geraden durch das Zentrum).
Nach 180 Mio Jahren entstand das nachfolgende Bild:
milch1.jpg
milch1.jpg (35.88 KiB) 9361 mal betrachtet
Die gelben Punkte sollen den grünen Ast des Diagramms darstellen und die roten den pinkfarbenen Ast des Diagramms (jeweils durch angedeutete Striche verbunden).
Diese roten Sterne scheinen mir so fern der Realität.
Gibt es dafür eine Erklärung?
(Übrigens bin ich im Bereich Astronomie wirklich ein Laie, aber 3D Visualisierungen als Bild und Video sind mein Beruf!)
und danke für die herzliche Begrüßung

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 1. Jun 2010, 09:32
von wilfried
Lieber Warsteiner

ich muss zunächst zum Punkt Laie etwas anmerken:

Erstens ist jeder Laie auf den meisten Gebieten ...
Zweitens ist der Begriff Laie leider schnell negativ gedeutet.

Laie heisst nur: "nicht beruflich befass mit".

Das hab aber nichts mit Qualifikation und Mitdenken zu tun.

Wie Du hier sehr schön zeigst, hast Du Deine berufliche erfahrung, Dein Wissen eingesetzt in der Datenauswertung. Das ist eine stolze Leistung und verdient höchste Anerkennung., Denn diese Auswertung ist tatsächlich ernstzunehmende wissenschaftliche Arbeit.

Zum Ergebnis Deiner Auswertung:

Man sieht recht schön, dass sich die von Dir erwarteten Bahnen innerhalb der Distancen so um die 12 kpc nahezu identisch verhalten.

Das hätte ich auch erwartet, da hier die Anziehung des Galaxiskerns recht ordentlich wuirkt und auch die Dichte der Materie am höchsten ist.

Danach zunehmend die Drift bis hin zu etwa einem Delta von 100 km/sec.

Dazu ist zu sagen: "normale" Galaxien haben Durchmesser von ca. 20kpc - 50kpc (unsere hat ca. 30 kpc). Ganz grosse können in die Mpc gehen!

Je weiter wir vom Zentrum weg sind, desto geringer die Anziehungskraft. Ist das Zentrum punktförmig und haben wir keine Masseverteilung drumherum, ist das Abstandsgesetz das bekannte quadratische: F ~ 1/r^2.

Aber: wir haben keine idealen Systeme: die Massen sind verteilt und das auch noch recht inhomogen.

Schauen wir nahe ans Zentrum:

Unser beobachtungsposten "sieht" um sicher herum eine dichte Ansammlung von Massen. Die Hauptgravitationsrichtung verbleibt zum Zentrum hingerichtet. Es gibt aber eine Menge an nebengravitationen: Sterne, Materiehaufen ... diese beeinflussen unseren Beobachtungsposten: er wird "wackeln".

Wie wackelt er?

Nun, er wird stets auf einer Bahn, gebogen zum Zentrum der Galaxis, wackeln. So wie der Mond um die Erde wackelt: mal mehr, mal weniger in Amplitude, aber stets gebogen zur Sonne hin.

Grund:

Wäre die bahn weg von der Sonne gebogen, müsste ein Antrieb oder eine starke andere Kraft, welche größer als die Zentripetal Kraft ist auf den Körper wirken.

Das jedoch beobachten wir am Rande von Systemen.

Die dort wirkenden Kräfte zentripetaler Art sind gering. Die dort wirkenden Kräfte bzgl. Massen anderer Körper werden somit signifikanter. Zunehmend mit vergößerung des Abstands bzgl des Zentrums.

Damit können Störungen durch andere Körper deutlicher wirken, ja so groß werden, das masse aus diesen Ansammlungen abgezogen wird.

Das ist die Begründung, weshalb die rote Lineie sich zunehmend von der grünen fortbewegt.

Was ist der Extremfall?

Der Extremfall ist dann erreicht, wenn die zentripetale Kraft gegen Null gestrebt ist oder besser ausgedrückt sehr klein gegenüber anderen grarvitativen Kräften sehr klein ist.

Dann wird ein Probekörper durch diese galaxis kaum noch angezogen und seine Bahn ist nahezu unbeeiflusst von dieser Galaxie. Sollte dieser Körper ins Schwerefeld eines anderen Körpers geraten, wird er sich von diesem Körper deutlich stärker beeinflussen lassen, als von der weit entfernten Galaxis.

Konsequenzen für die kosmologischen Zusammenhänge

Schauen wir mit diesen Erkenntnissen den Kosmos an, so werden wir trotzdem gemeinsame Bewegungen feststellen, die zunächst im Widerspruch meiner Aussagen stehen. Der Grund findet sich in einer Art Fluchtbewegung, einem Quellimpuls, den unsere materie einst erfahren hat. Impuls verbraucht sich nicht, er teilt sich auf. Dieser Quallimpuls ist mittlerweile so wiet aufgeteilt, dass eine weitere Verringerung der Impulsdichte immer weniger ins Gewicht fällt.

Das hat Einfluss auf lokale Gruppen, oder lokale Galaxien:

Dieser Einfluss gestattet es einer einzelnen galaxis oder einer einzelnen Gruppe gleichsam ihr eigenes Bild zu produzieren. Dieses Bild ist das, was Du analysiert hast. Dieses Bild ist nahezu -im Grenzfall dürfen wir durchaus sagen: ist völlig- frei von Einflüssen entfernterer Galaxien. Aber trotzdem Vorsicht!! Das gilt nur für den nahbereich von Galaxien. Befinden wir uns in Distancen so um die 10 - 20 Galaxiendurchmesser weg von der beobachteten Galaxie, so ist diese Randbedingung schon deutlich abgeschwächt!

Soll heissen: Im nahbereich von Galaxien werden Deine Auswertungen stets so wiederfinden und diese Auswertungen sind genau das, was ich erwarte.

Im Fernbereich ist diese Auswertung überlagert -in toto überlagert- vom Impulsvektor des betrachteten Raumgebiets. Anders ausgedrückt: von der Gruppenbewegung innerhalb dieses Raumgebiets.

Wenn Du Deine Beobachtungen dann mit dieser Erkenntnis überlagerst und die Berechnungsschritte deutlich vergrößerst, wirst Du sehen, dass banhen sich druchaus so verhalten, wie Du es zeigst, jedoch bei längerem betrachtungszeitraum zusätzliche Driften erfahren. Diese Driften können völlig unerwarete Bahnen annehmen, können langsam, können schnell sein, können spiral sein.

Ich hoffe meie Erläuterungen sind eingermaßen verständlich.

Gruß

Wilfried

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 1. Jun 2010, 11:26
von tomS
In der Praxis vergleicht man zwie Massendichten:
1) zunächtst bestimmt man die Massendichte einer Galaxie auf Basis der Zählung von Sternen sowie Annahmen oder Messungen bzgl. interstellarer Materie wie Staub u.ä.
2) zum anderen berechnet man die Massendichte aus den gemessenen Umlaufgeschwindigkeiten; wie das geht, kann ich kurz skizzieren

Ausgangspunkt ist die Newtonsche Mechanik, nämlich das Gravitationsgesetz sowie der Ansatz für die Kreisbewegung



Hier kürzt sich die Masse m des beobachteten Sterns heraus. Zu dieser Formel trägt nur die Massenkonzentration bei, die innerhalb des Bahnradius des Sterns liegt, d.h. man setzt



Einsetzen dieser Formel liefert



Nun leitet man auf beiden Seiten nach r ab:



Radius und Kreisfrequenz fasst man zur Bahngeschwindigkeit zusammen, die man über den Dopplereffekt messen kann.



Für die Massendichte gilt



Diese berechnete Massendichte setzt man zu der aus 1) abgeschätzen Massendichte in Beziehung und folgert daraus das "Fehlen" von normaler Materie, bzw. postuliert die Existenz der Dunklen Materie

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 1. Jun 2010, 11:31
von warsteiner52
@ wilfried
Danke für die schnelle und ausfühliche Antwort
Solche Beeinflußung durch andere Galaxien, mit entsprechender Verzerrung der Sternbahnen bzw der Spiralstruktur, sind ja in einigen Astro-Bildern sehr schön zu beobachten. Das ist mir dann auch schon einleuchtend.
Ich gehe aber davon aus, daß die Rotationskurve der Milchstraße für die Mehrheit der Sterne in einer bestimmten Zentrumsentfernung gilt.
Dieser rote Zweig (bzw die roten Sterne meiner Simulation) würde ein Ergebnis sein bei einer starke Beeinflußung durch eine andere Galaxie. Aber dann sollte das Erscheinungsbild der Milchstraße dem auch entsprechen.
Will sagen, daß der grüne Zweig im Diagramm ab dem Abzweig eigentlich nicht da sein sollte, und somit nur der rote Zweig vorhanden ist. So zumindest habe ich den Text in
http://www.abenteuer-universum.de/galax ... verstanden!
Ich wundere mich ja nur, daß
Erstens die Rotationskurve der Andromeda den roten Ast nicht besitzt, folglich auch das zu erwartende Bild einer Spiralgalaxie auch zeigt.
Und zweitens dieser rote Zweig (der den Messungen entsprechen soll) nicht mit dem vorhandenen Bild der Milchstraße übereinstimmt, sondern nur der grüne (entsprechend Andromeda)
Gruß Warsteiner
@ toms
Deinen Beitrag muß ich mir erst mal in Ruhe zu Gemüte führen, mal sehen ob ich das kapiere!

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 1. Jun 2010, 11:36
von seeker
Ich möchte noch etwas ergänzen, von dem ich kein sicheres Wissen habe, das aber für Verwirrung sorgen kann.
Deshalb schreibe ich es hier. Ihr könnt das gerne weiter ausführen oder berichtigen:

Soweit ich weiß ist die Umlaufbewegung der Sterne nicht gleich der Umlaufbewegung der Spiralarme!
Die Spriralarme sind eher wie eine Dichtewelle zu verstehen. Die Sterne können dabei von einem Spiralarm in den anderen wechseln.

Grüße
seeker

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 1. Jun 2010, 11:46
von wilfried
Tag zusammen

was seeker schreibt entspricht in etwa dem, was ich ausführte. Die Sterne sind in einer Dichte angeordnet: Materiedichte oder Sterndichte.
Sie tauschen ihren Impuls mit beanchbarten System aus. Inwieweit ein System von einem in einen anderen Arm wechselt, was solche extremen Bewegungen letzlich auslöst, weiss ich nicht.

Aber es ist bemerkenswert, dass solche bewegungen nur durch einen Zusatzimpuls zustande kommen und nur in den äußeren Schichten zu erwarten sind.

@Warstein

die Situation "Andromeda" kann ich nicht diskutieren. Ich weiss zu wenig über die Bewegungen und das ist natürlich auch schwer herauszurechnen.

Denn:

1.kommt Andromeda auf uns zu => Relativbewegungen
2. Ist Andromeda ebenso in einer Eigenrotation

Dadurch sind deren Detailbewegungen u.U. verzerrt, was eventuell zu seltsamen Effekten führen mag.

Aber Details kenne ich nicht.

netten Gruß

Wilfried

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 1. Jun 2010, 13:19
von tomS
warsteiner52 hat geschrieben:@ toms
Deinen Beitrag muß ich mir erst mal in Ruhe zu Gemüte führen, mal sehen ob ich das kapiere!
Über Feedback, Fragen (auch Kritik) würde ich mich freuen

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 1. Jun 2010, 13:21
von Orbit
wilfried hat geschrieben:Ich hoffe meie Erläuterungen sind eingermaßen verständlich.
Das schon; aber ich verstand vor allem, dass du die in Galaxien beobachteten Rotationskurven ohne DM erklären möchtest, und das befremdete mich schon ein wenig. Nun hat das Tom aber nachgeholt.

Orbit

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 1. Jun 2010, 13:32
von wilfried
Tag Orbit

bzgl der DM ...

ich tue mich mit der DM etwas schwer. Denn diese ist bis heute noch nicht erklärt. Ich versuche mit meinen Erläuterungen möglichst allgemein die Situation darzustellen.

Darin kann die DM durchaus enthalten sein. Insofern ist Tom' s Erläuterung durchaus mit meiner gleichziehend, nur hat es Tom bzgl DM explizit dargestellt ... ich: implizit

Gruß

Wilfried

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 1. Jun 2010, 13:40
von warsteiner52
ich hab jetzt doch einen Weg gefunden, die Simulation als Video zu zeigen. Vielleicht wird dadurch noch deutlicher , was ich meine:
http://picasaweb.google.de/thomas.brand ... directlink
dazu bitte rechts das HQ -Video wählen.
Das mit der unterschiedlichen Geschwindigkeit von Sternen und Spiralarm hatte ich zwar auch schon mal gelesen, aber ich kanns mir einfach nicht vorstellen!
Unter anderem deshalb habe ich mir ja diese Simu hergestellt. Es sind ja die echten Winkelgeschwindigkeiten aus dem Diagramm verwendet und die Übereinstimmung mit der Beobachtung gefällt mir sehr. Natürlich stellt sich dann die Frage: Wie sieht die Simulation nach 400 Mo Jahren aus oder eben auch 4 Mrd Jahren! Die Spirale müßte sich immer weiter aufzwirbeln, so daß letztendlich keine Spiralarme mehr zu erkennen wären. Dafür gibt es aber nur wenige Beispiele. Eine einfache Erklärung wäre, daß ca alle 200 Mio Jahre vom Kern 2 entgegengesetzte Jets mit viel Gas ausgestoßen werden.

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 1. Jun 2010, 14:10
von seeker
Hey, tolle Simulation!

Was würde denn passieren, wenn du statt einer Linienförmigen Anordnung als Startbedingung eine Verteilung auf einer Kreisfläche annehmen würdest?
Würdest du dann noch Spiralarme in deiner Simulation sehen? Ich glaube nicht.

Deshalb vermute ich, dass eine Simulation eben diese Dichtebewegung, von der auch wilfried gesprochen hat, eigentlich nicht vernachlässigen darf - das tut sie bei dir aber.
Die Dichtebewegung könnte man sich im weitesten Sinne so ähnlich wie Schallwellen vorstellen.

Die Übereinstimmung ist allerdings trotzdem beeindruckend!

Grüße
seeker

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 1. Jun 2010, 14:17
von seeker
Ich hab da noch etwas gefunden...
Schaut euch das mal an, es könnte helfen:
http://beltoforion.de/galaxy/galaxy_de.html

Viele Grüße
seeker

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 1. Jun 2010, 14:26
von warsteiner52
@ seeker
Ja das überzeugt mich, danke für den link.

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 1. Jun 2010, 15:34
von tomS
wilfried hat geschrieben:ich tue mich mit der DM etwas schwer. Denn diese ist bis heute noch nicht erklärt. Ich versuche mit meinen Erläuterungen möglichst allgemein die Situation darzustellen.

Darin kann die DM durchaus enthalten sein. Insofern ist Tom' s Erläuterung durchaus mit meiner gleichziehend, nur hat es Tom bzgl DM explizit dargestellt ... ich: implizit
Na, so ganz stimmt das nicht. Ich sprche ja von zwei verschiedenen Dichten, nämlich zum einen die aus Betrachtung 1), d.h. Leuchtkraft o.ä. Modellen geschätzte Massendichte ρ[down]Modell[/down] sowie zum anderen die aus Betrachtung 2) gemessene Massendichte ρ[down]Rotation[/down].

Die beiden setze ich in Beziehung und stelle fest, dass etwas fehlt, d.h.

ρ[down]Rotation[/down] = ρ[down]Modell[/down] + ρ[down]dunkel[/down]

Letztere, d.h. ρ[down]dunkel[/down] identifizieren ich mit dunkler, d.h. ausschließlich gravitativ wirkender Materie.

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 1. Jun 2010, 16:05
von Orbit
Und seitdem man mit Gravitationslinsen arbeitet, ist die DM nicht mehr klein zu reden. Den Gravitationslinsen-Effekt kann beispielsweise MOND, eine Theorie, die ohne DM auskommen möchte, nicht erklären.
Die Rotationskurven innerhalb der galaktischen Scheibe kriegt man näherungsweise ohne DM noch hin; aber die Umlaufgeschwindigkeiten von weiter entfernten Objekten, wie Kugelsternhaufen oder Zwerggalaxien,...
http://www.achtphasen.net/media/users/a ... matter.jpg
... welche die Mutter-Galaxie umkreisen, müssten ohne DM um den Faktor 1,6 (Kugelsternhaufen), respektive bis 2,8 (Zwerggalaxien) geringer sein als beobachtet.

Orbit

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 1. Jun 2010, 21:05
von tomS
Kennt jemand eine Graphik zu dem Vergleich der von mir berechneten Dichten bzw. der Rotationsgeschwindigkleiten?

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 2. Jun 2010, 08:54
von wilfried
Guten Tag zusammen

ich möchte Euch ein wenig Contra geben zu der Annahme aus solchen Messungen / Auswertungen einen DM Nachweis zu führen:

1. DM ist "scattered", meint: raummäßig verstreut

2. Damit lässt sich zwar eine gravitative Wirkung der DM ableiten, aber diese macht sich anders bemerkbar als diejenige von Massenkörpern. Die Gravitation wirkt auch hier eher flächig, soll heissen, wenn man den gradienten anschaut, wird er anwachsen, dann nahezu konstant 0 zeigen, um am Austritt aus der Wolke wieder abzufallen.

Fazit: Ein Körper, der sich der DM nähert erfährt einen Bahneinfluss, ein Körper innerhalb der DM wird einen Einfluss nur an den Rändern spürbar vernhemen, da sich der g-Einfluss der Wolke nahezu homogen um den Körper verteilt.

3. Die Sternflucht an den Aussenrändern der Galaxis läßt mich eher auf die Effekte schliessen, welche ich bereits genannt habe. Es mag sein, dass DM eine Rolle spielen kann, aber der Einfluss wird m.E. nacht nicht so signifikant sein, dass er aus solchen Auswertungen ableitbar ist.

Konsequenz: Wenn er das wäre, dann wäre das bereits längst passiert. Unsere Forscher wissen um diese Zusammenhänge viel besser als wir.


Netten Gruß

Wilfried

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 2. Jun 2010, 10:38
von tomS
wilfried hat geschrieben:ich möchte Euch ein wenig Contra geben zu der Annahme aus solchen Messungen / Auswertungen einen DM Nachweis zu führen:

1. DM ist "scattered", meint: raummäßig verstreut
2. Damit lässt sich zwar eine gravitative Wirkung der DM ableiten, aber diese macht sich anders bemerkbar als diejenige von Massenkörpern.
3. Die Sternflucht an den Aussenrändern der Galaxis läßt mich eher auf die Effekte schliessen, welche ich bereits genannt habe.
Das sehe ich teilweise anders:

zu 1.: Richtig, ist aber in meiner Rechnung enthalten! Eine vereinfachte Annahme in meiner Herleitung ist die Kugelsymmetrie; diese wird in der Praxis durch realistischere Annahmen ersetzt, was die Rehcnung kochgradig kompliziert macht, aber die Idee nicht grundsätzlich ändert. Ob die DM eher kontinuierlich verteilt ist, oder klumpig lokalisiert, spielt keine Rolle.

zu 2.: Warum? Für einen Stern in den Randbereichen der Galaxie wirkt die normale Materie im Kern der Galaxie sowie die DM innerhalb einer Kugel des gedachten Bahnradius' des Sterns identisch.

zu 3.: Ja, man muss "Anomalien subtrahieren", also z.B. Sternenflucht aufgrund naher Nachbargalaxien, Kollisionen u.ä. D.h. man muss den Nettoeffekt ermitteln. Das geschieht am leichtesten in dem man isolierte Galaxien betrachtet.
wilfried hat geschrieben:Konsequenz: Wenn er das wäre, dann wäre das bereits längst passiert. Unsere Forscher wissen um diese Zusammenhänge viel besser als wir.
Aber es ist doch passiert; die DM wurde u.a. aufgrund der Vermessung von Rotationsgeschwindigkeiten postuliert.

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 2. Jun 2010, 10:43
von tomS
Hier ein Zitat von Ray's Lexikon der Astrophysik http://www.wissenschaft-online.de/astro ... 03.html#dm
Dr. Andreas Müller hat geschrieben:Motiviert ist die Dunkle Materie durch die rätselhaften astronomischen Messdaten in der Dynamik von Galaxien und Galaxienhaufen. Schon 1932 beobachtete Jan Hendrik Oort Rotationsgeschwindigkeiten von Sternen in der Milchstraße und spekuliert über die Existenz von 'nebulöser, dunkler Materie'. Auch Fritz Zwicky stellte 1933 zusätzliche Beschleunigungen der Bewegung von Galaxien innerhalb von Galaxienhaufen fest. Innerhalb einer Galaxie, z.B. in der Kinematik der rotierenden, galaktischen Scheibe, gab es ebenfalls seltsame Abweichungen. So bemerkten Astronomen Anfang der 1980er Jahre, dass die Rotationskurven der galaktischen Scheibe in vielen Galaxien ein anomales Profil zeigen: sie fallen nach außen zu größeren Radien gar nicht ab, wie man es mit der Newtonschen Gravitation erwarten würde. Die heute favorisierte Lösung besteht darin, dass neben der sichtbaren, leuchtenden Materie die Existenz einer zusätzlichen Materieform, eben der Dunklen Materie, gefordert wird. Sie erklärt die erreichten Geschwindigkeiten der Sterne und Gaswolken in der Galaxie (die so genannte Geschwindigkeitsdispersion). In Galaxienhaufen machen die sichtbaren Sterne nur 1% der gesamten Haufenmasse aus, etwa 90% liegen in Form der Dunklen Materie vor, der Rest ist intergalaktisches Gas. Die Dunkle Materie könnte das bekannte Missing-Mass-Problem lösen.

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 2. Jun 2010, 12:08
von wilfried
Tag zusammen

Tom, ja, ich kenne durchaus diese Veröffentlichungen. Auch ist mir bekannt, dass Vermessungen von Galaxien -CHANDRA- auf DM schlissen lassen. Ebenso weist ein gewisser anteil der Raumverzerrung draufhin.

Nur, was ich sagen will und hier beziehe ich mich ausschliesslich auf die von ORBIT dargestellten udn schön ausgeführten Simulationen ist:

diese Simulationen vermögen nicht den Nachweis von DM zu führen. Dazu sind in diesen Simulationen viel zu wenig Parameter enthalten.

Ich mache Euch auf die Störungsrechnungen nochmals aufmerksam. Die einfacherern, aber durchaus komplizierten Mehtoden sind die von Cowell und auch von Encke. bereits aus diesen grundlegenden Theorien wird eine erste Störungsrechnung über Variation der Parameter durchgeführt.
Diese Verfahren wurden bei den ersten Raumflügen angewandt, denn ohne die Berücksichtigung der Mehrkörperproblematik konnte keine Bahn korrekt berechnet werden.

So ganz einfach lässt sich das Thema Dumnkle Materie nicht abhandeln.

Sorry, wenn ich Euch da widerspreche.

Netten Gruß

Wilfried

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 2. Jun 2010, 12:23
von seeker
Abgeschlossen ist das Thema noch lange nicht.

Beispiel:
http://de.wikipedia.org/wiki/Modifizier ... he_Dynamik
September 2009 haben Beobachtungen von Famaey und Kollegen gezeigt, dass es für unterschiedliche Galaxien – sowohl kleine Zwergsysteme als auch große Spiralgalaxien – einen starken Zusammenhang zwischen der Verteilung von dunkler und sichtbarer Materie gibt. Was wiederum der heutigen Theorie der Dunklen Materie widerspricht. Auch Gianfranco Gentile von der Universität Gent hatte mit seinem Team Berechnungen an 28 Galaxien durchgeführt und stieß auf diesen vermeintlichen Zusammenhang zwischen den Materieformen und äußerte im Fachblatt Nature wieder große Zweifel an der Existenz der Dunklen Materie. Das alles deutet zumindest auf einen noch komplizierteren Zusammenhang von Gravitation und Materie hin.
Es mag auch noch weitere Erklärungen geben, die ohne dunkle Materie auskommen.
Evtl. besteht auch ein Zusammenhang mit der Pioneer-Anomalie.

Wir müssten schon herausfinden, was die dunkle Materie denn ist.
Bis dahin wird nichts gesichert sein - vielleicht gibt es sie auch gar nicht.
Heute kann man das noch nicht sicher sagen.

Grüße
seeker

Re: Milchstraßenrotation

Verfasst: 2. Jun 2010, 13:07
von warsteiner52
ich versuche erst mal die ersten Beiträge zu verdauen, die letzten sind mir etwas zu theoretisch
@ toms
Deine Ausführungen zur Massendichte als Beweis für die Existenz der dunklen Materie sind sicher richtig und sie haben auch mit der Rotationskurve zu tun. Ich gehe nur davon aus , daß Andromeda und Milchstraße recht ähnlich aufgebaut sind und daher auch eine sehr ähnliche Rotationskurve haben sollten. Nun zeigt aber die Rotationskurve von Andromeda diesen roten Zweig nicht !
http://www.abenteuer-universum.de/galaxien/andro.html
siehe Bild m1

In der Beschreibung zur Milchstraße
http://www.abenteuer-universum.de/galaxien/milch.html
steht :
„Die grüne Kurve zeigt den Verlauf wie er zu erwarten wäre, die rote stellt die tatsächlichen Verhältnisse dar.“
Was bedeutet hier erwarteter Verlauf? Vielleicht ein Verlauf , wie er von Andromeda und anderen Galaxien bekannt ist? Oder ein theoretisch berechneter Verlauf (ohne dunkle Materie)?
Und wenn dieser rote Verlauf in der Milchstraße tatsächlich da ist, warum dann nicht bei Andromeda? Hat diese etwa keine dunkle Materie?
siehe Bild m2


Die Simulation mit der Dichtwelle hat mich beim ersten Betrachten beeindruckt. Sie ist aber eine theoretische Beschreibung ohne Begründung, warum es in fast allen Galaxien nur 2 echte Spiralarme gibt und warum die Dichtewelle überhaupt entsteht.
Und warum in Spiralform? Ich weiß nicht wie diese Simulation erstellt wurde, könnte mir aber vorstellen, daß man sowas auch als gerade Strahlen simulieren könnte, oder mit 3 oder 4 Armen. Ich kann bei der Simulation auch nicht erkennen, ob die Sterne sich in einer Kreisbahn bewegen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten während eines Umlaufs, oder auf eher elliptischen Bahnen. Und vor allem scheinen mir die Äußeren Bereich eher mit geringerer Geschwindigkeit zu rotieren (entsprechend Grün) Wie sähe die Dichtwellensimulation wohl aus mit den Geschwindigkeiten des roten Zweiges?

@ seeker
Was würde denn passieren, wenn du statt einer Linienförmigen Anordnung als Startbedingung eine Verteilung auf einer Kreisfläche annehmen würdest?
Würdest du dann noch Spiralarme in deiner Simulation sehen? Ich glaube nicht.
Na ja, ich hatte ja meine Startbedingung (linienförmig) damit beründet, daß es zwei entgegengesetzte Jets aus dem Kern geben dürfte mit großen Mengen an Gasen und Staub.
Eine Scheibenförmige Anordnung würde natürlich garnichts zeigen außer einer diffusen Scheibe (elliptische Galaxie). Durch welchen Mechanismus kommt dann aber eine Dichtewelle mit genau 2 Armen zustande, wenn nicht durch die beschriebenen
Jets, die wohl auch schon beobachtet wurden.
http://www.astronews.com/news/artikel/2 ... -009.shtml

In den Spiralarmen ist eine wesentlich erhöhte Menge an Gas und Staub festgestellt worden, wodurch ja die jungen leuchtkräftigen Riesensterne entstehen können. Wie kann eine Dichtewelle, die nur eine um wenige Prozent erhöhte Sterndichte haben soll,
in einem Gebiet zwischen den Spiralarmen (mit wenig Staub und Gas) plötzlich diese hohe Konzentration entstehen lassen? Und andersherum, die dichten Staubwolken mit Sternentstehung können sich doch nicht einfach auflösen? (ich setze voraus , daß die Hauptmenge an Gas bei der Sternentstehung nicht verbraucht wird) . Das kann meiner Meinung nach nicht sein. Außerdem ist in der Simulation die Sterndichte der Spiralarme erheblich höher als zwischen den Armen (ich schätze mindestens um den Faktor 3) In Wikipedia steht: „Die Arme mit ihren jungen Sternen stellen nur einen geringen Anteil der Scheibenmasse dar. Ungleich mehr Masse wird von gleichmäßig über die Scheibe verteilten, älteren Sternen gebildet.“ Das widerspricht der Simulation
Grüße von
warsteiner