Evidenz Dunkler Materie Felix Lichtenegger Evidenz Dunkler Materie
Übersicht Die Entdeckung des Neptun (Geschichtliche Analogie) Rotationskurve des Sonnensystems Rotationskurve einer Galaxie (Evidenz) Deutungsversuche MOND MACHOs WIMPs
Entdeckung des Neptun Uranus Neptun Uranusbahn nicht erklärbar Bahnstörung ist Evidenz für einen weiteren Planeten Berechnung der Bahn des hypothetischen Planeten Entdeckung des Neptun Heute sind die Sternbewegungen in den Galaxien nicht vollständig erklärbar Uranus Neptun
Rotationskurve des Sonnensystems Näherungsformel für den Zusammenhang aus Abstand r zur Sonne und Bahngeschwindigkeit v: 𝑚 𝑣 2 𝑟 = 𝐺𝑚𝑀 𝑟 2 𝑣= 𝐺𝑀 𝑟 ~ 1 𝑟
Rotationskurve einer Galaxie Sterne in Galaxien sollten einem ähnlichen Verhalten folgen Dezentrale Masse nicht vernachlässigbar M(r) Für kleine r gilt: 𝑣= 𝐺𝑀 𝑟 𝑟 = 𝐺4𝜋𝜌 𝑟 3 3𝑟 ~ 𝑟 Für große r gilt wieder: 𝑣~ 1 𝑟
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Deutungsversuche MOND Modifizierte Newton‘sche Dynamik MACHOs Massive Astronomical Compact Halo Objects WIMPs Weakly Interacting Massive Particles
MOND Bekanntes Gesetz F=ma ist Grenzfall für große Beschleunigungen (zB Erdbeschleunigung) Allgemeine modifizierte Form 𝐹=𝑚𝑎𝜇 𝑎 𝑎 𝑜 a0 ist neue Naturkonstante und μ eine Funktion für die gilt 𝜇 𝑥≫1 =1 𝜇 𝑥≪1 =𝑥
MACHOs schwere nicht-leuchtende Objekte zB Schwarze Löcher, Neutronensterne oder Braune Zwerge werden über den Gravitationslinseneffekt nachgewiesen © Wikipedia Masse der MACHOs reicht aber nicht aus um die Sternbewegung zu erklären machen nur bis zu 20% der dunklen Materie aus
WIMPs Im Gegensatz zu MACHOs sind WIMPs keine massiven kompakten Objekte freie Elementarteilchen extrem seltene Wechselwirkung mit jeder Materie WIMPs müssten indirekt durch ihre Zerfälle nachgewiesen werden 10 ≤ 𝑚 𝑊𝐼𝑀𝑃 ≤ 10 3 𝐺𝑒𝑉 𝑐 2
Zusammenfassung Rotationskurve einer Galaxie nicht vollständig erklärbar Universum könnte zum Großteil aus nicht-strahlender und schwach Wechselwirkender Materie bestehen Weak Interacting Massive Particles heutzutage bester Kandidat für dunkle Materie Schwer nachweisbar, da extrem seltene Wechselwirkung mit baryonischer Materie