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DM vs Alternativen und Artikel

Galaxien, Sterne, Planeten...
Beobachtungen und Physik der Himmelskörper (außer Schwarzen Löchern)
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DM vs Alternativen und Artikel

Beitrag von Skeltek » 27. Jun 2018, 21:54

Ist eben bei mir im Browser aufgeploppt:
https://www.spektrum.de/news/einsteins- ... us/1573560

Dabei kam mir der alte Gedanke, den ich schon einmal irgendwo gehört hatte:
Jemand schien Hinweise darauf entdeckt zu haben, dass die Planeten in den Extremitäten der Spiralarme sich möglicherweise gar nicht mit erhöhter Geschwindigkeit bewegen wie angenommen, es sich bei der beobachteten Anomalie jedoch um eine Dichtewelle handelt. Also im Klartext bewegen sich die Sterne in den Spiralarmen nicht zwangsläufig genauso schnell wie die Spiralarme, bei welchen es sich schlicht um Erhöhungen der Sterndichte handelt.

So könnten sich Sterne gegebenenfalls durch eine Himmelsmechanik auf ziemlich abstrusen Bahnen bewegen, während lediglich die Verweildauer auf den Spiralarmen am längsten ist. Habe aber leider den Artikel nicht mehr auffindbar und auch keine Ahnung wann ich das wo gelesen hatte. Es ging darum, dass die Dichteverteilung des Spiralarm-Materials die lokale Gravitation so beeinflussen kann, dass die Sterne sich nicht mehr auf Kreibahnen um das Galaxiezentrum bewegen (soweit ist es recht offensichtlich), sondern additiv dazu noch eine Elipsen-förmige Bewegung vollführen, bei welcher dann der größte Teil der Bogenlängen in den Spiralarmen liegt. Dadurch sieht es so aus, als würden sich die Spiralarme zu schnell bewegen, während das beteiligte Material (in form von Sternen) im Durchschnitt eine viel geringere Umlaufgeschwindigkeit hätte.

So wäre DM unter Umständen als Erklärung überflüssig. Im Nachhinein erscheint es mir sogar eher recht abwegig, dass ein Stern unmittelbar in der Nähe so einer 'Dichtewelle' schön brav auf einer Kreisbahn bleibt...
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Re: DM vs Alternativen und Artikel

Beitrag von seeker » 28. Jun 2018, 08:02

Skeltek hat geschrieben:
27. Jun 2018, 21:54
Also im Klartext bewegen sich die Sterne in den Spiralarmen nicht zwangsläufig genauso schnell wie die Spiralarme, bei welchen es sich schlicht um Erhöhungen der Sterndichte handelt.
Interessanter Gedanke.
Zur Veranschaulichung kann man sich auch das Extrem vorstellen: die Sterne würden sich im Mittel gar nicht bewegen, während sich die Dichtewelle sehr schnell bewegt, analog zu Schallwellen in einem Gas oder einer Welle, die ein Gummiband durchläuft.

Wobei:
Ich glaube das würde man messtechnisch sehen, das lässt sich unterscheiden.
Soweit ich weiß, bestimmt man die Geschwindigkeit hauptsächlich über die Dopplerverschiebung. Man kann dabei prinzipiell einzelne Sterne ins Visier nehmen oder bei geringerer Auflösung dann einen größeren Bereich, der dann den Mittelwert (aller damit betrachteten Sterne) und die Streuung um diesen zeigen würde. Wäre die mittlere Bahngeschwindigkeit der Sterne [v(s)] dabei kleiner als die Umlaufgeschwindigkeit der Dichtewellen [v(w)], dann würde die Messung dennoch v(s) messen, womit die Diskrepanz zum nach klassischen Annahmen zu erwarteten v(s) durch hohes v(w) nicht erklärt werden könnte: v(w) hätte man so gar nicht gemessen!
Grüße
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Re: DM vs Alternativen und Artikel

Beitrag von Skeltek » 29. Jun 2018, 00:34

Was meinst du mit der mittleren Bahngeschwindigkeit der Sterne? Arithmetisches oder geometrisches oder was für ein Mittelwert? Letzten Endes sind die ganzen Geschwindigkeiten ohnehin völlig unterschiedlich. Hoch in der Galaxienmitte, geringer weiter Außen.
Wobei hier nebenbei bemerkt eine klassische Umlaufgeschwindigkeitsverteilung ohnehin nicht anwendbar ist, da zum Galaxiemittelpunkt hin, die an dem gravitativ wirkenden resultierenden Kraftvektor beteiligten Massen eben auch weniger werden. Die Massen welche sich auf demselben oder einem höheren Bahnradius befinden, tragen ja schließlich nicht zur Zentrifugalkraft bei.
Außerdem ist es glaube ich nicht unbedingt einfach, die radiale Geschwindigkeit der Sterne zu messen...

Letzten Endes schließt man aus den Umlaufgeschwindigkeiten usw auf die Masseverteilung und Gesamtmasse der Galaxie, entsprechend ist die Durchschnittsgeschwindigkeit hier ohne wirklichen Wert, da man lediglich die Geschwindigkeitsdifferenzen vergleichen kann und die Gesamtmasse nur eine abgeleitete Größe ist. Ich frage mich wie genau die einzelnen Werte berechnet werden und aus welchen Größen welche anderen abgeleitet werden.
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Re: DM vs Alternativen und Artikel

Beitrag von seeker » 30. Jun 2018, 17:02

Skeltek hat geschrieben:
29. Jun 2018, 00:34
Was meinst du mit der mittleren Bahngeschwindigkeit der Sterne? Arithmetisches oder geometrisches oder was für ein Mittelwert?
Das sind doch Details, das kannst du so machen wie es sinnvoll ist, wichtig ist, was dein Messwert ist. Und je nach dem kann dein Messwert selbst auch schon ein Mittelwert sein, dann, wenn er keine einzelnen Sterne auflöst, sondern z.B. nur 1/4 einer Galaxie 'rechts außen' oder nur die Galaxie insgesamt.
Dein Messwert ist die Verschiebung von Spektrallinien im Spektrum des aufgefangenen Lichts. Die Spektrallinien können dabei mehr oder weniger scharf sein, was eine weitere "messtechnische Mittelung" verursacht.
Skeltek hat geschrieben:
29. Jun 2018, 00:34
Außerdem ist es glaube ich nicht unbedingt einfach, die radiale Geschwindigkeit der Sterne zu messen...
Einfach ist es nicht, aber es geht.
Dein Messwert gibt dir über die Linienverschiebung nur Aufschluss darüber, wie sich das betrachtete Objekt in direkter Sichtlinie zu dir bewegt, ob es sich gerade auf dich zu bewegt oder ob es sich weg bewegt.
D.h. du kannst den gesamten Bewegungsvektor des betrachteten Objekts nicht direkt messen, nur den Betrag davon relativ zu dir, du kannst zunächst nicht unterscheiden, ob sich z.B. ein Stern schräg von dir wegbewegt oder in direkter Sichtline von dir wegbewegt.
Außerdem überlagern sich verschiedene Bewegungen: Eine fremde Galaxie bewegt sich relativ zu dir ingesamt, kippt und schwankt dabei vielleicht noch, usw. und zuletzt rotieren die Objekte in der Galaxie auch noch irgendwie ums Zentrum oder umeinander, wobei die Sterne die sich dabei gerade eher auf dich zubewegen (bzw. insgesamt weniger wegbewegen) eine andere Verschiebung im Spektrum zeigen als andere Sterne in derselben Galaxie, die sich wegen der Rotation eher/noch mehr von dir wegbewegen.
Wenn du herausfinden willst, wie sich jeder einzelne Stern realtiv zu dir insgesamt bewegt, musst du ganz viele Messungen machen, die relativ zueinander in Bezug setzen, Rechnungen drüberlaufen lassen, usw., dann kannst du das modellieren, im Prinzip für jeden Stern einzeln und aus den Einzelsternen dann wieder die gesamte Galaxie zusammenbauen.
Eine direktere Messung würde prinzipiell auch gehen, aber dafür müsste man sehr lange warten, bis man sieht wie sich der Stern relativ zu der Umgebung bewegt hat, das geht i.d.R. nur bei ganz schnellen Objekten, die enge Bahnen vollführen, ohne 1000 Jahre warten zu müssen.
Deshalb auch das Wort "FIXstern".

Dennoch bleibt es dabei: Du misst beim Messen nicht irgendwelche Dichtewellen, die die Spiralarme bilden, sondern die Sterne, die gemeinsam erst manchmal irgendwelche Wellen bilden oder auch nicht.
Skeltek hat geschrieben:
29. Jun 2018, 00:34
Letzten Endes schließt man aus den Umlaufgeschwindigkeiten usw auf die Masseverteilung und Gesamtmasse der Galaxie, entsprechend ist die Durchschnittsgeschwindigkeit hier ohne wirklichen Wert, da man lediglich die Geschwindigkeitsdifferenzen vergleichen kann und die Gesamtmasse nur eine abgeleitete Größe ist. Ich frage mich wie genau die einzelnen Werte berechnet werden und aus welchen Größen welche anderen abgeleitet werden.
Zunächst hast du also die die Messungen aus den Dopplerverschiebungen, aus denen du Geschwindigkeitsvektoren ableiten kannst, dann kannst du noch die Leuchtkraft der Sterne und ihr Spektrum allgemein messen und einige weitere Messungen durchführen. Daraus kannst du schließen, welche Masse jeder Stern haben muss. Dann kannst du die Gravitationsgesetze anwenden und schauen was passiert, wenn du die Galaxie auf diese Weise simulierst.
Ergebnis: Passt nicht! Die Masse die du siehst reicht nicht aus, um die Galaxie zusammenzuhalten, sie müsste eigentlich auseinanderfliegen.
Tut sie aber nicht. Also fehlt eine Zutat: Entweder stimmen die Geschwindigkeitsbestimmungen nicht oder deine Massebestimmungen stimmen nicht oder dein angewandtes Gravitationsgesetz ist fehlerhaft oder es gibt mindestens eine weitere relevante und bisher unbekannte Kraft/Einflussgröße - oder alles zusammen.
Grüße
seeker


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