Dunkle Materie - dark matter

 

Einleitung

Ganz offensichtlich kommen alle Informationen √ľber das Universum zu uns √ľber Photonen: optische Photonen von Sternen, Radio-Photonen von neutralem Wasserstoffgas, R√∂ntgen-Photonen von ionisiertem Gas und so weiter. Doch gibt es keinen Grund zu glauben, da√ü jeder Typ von Materie im Universum einen Leuchtfeuer von detektierbaren Photonen aussendet. Zum Beispiel kennt man keinen Grund, warum der Sternformungsproze√ü nicht auch Sterne mit Massen unterhalb des Limits f√ľr  Wasserstoffbrennen auf der Hauptreihe (0.08 Sonnenmassen) produzieren sollte. Jeder dieser Sterne m√ľ√üte sehr nahe bei uns sein (<< 1 pc), damit man ihn mit den heutigen Instrumenten finden kann. Neutraler Wasserstoff im interstellaren Raum w√ľrde sehr viel schwerer zu detektieren sein, wenn es keinen 21-cm Hyperfein √úbergang g√§be. Staub in Galaxien wurde auch nur entdeckt, weil die Staubk√∂rnchen im Vergleich zur optischen Wellenl√§nge kleine sind und daher nicht nur das Licht der Sterne abdimmen sondern in den Rotbereich verschieben.

 

Sogar innerhalb eines gegebenen Typs von astronomischen Objekten gibt es keinen a priori Grund, warum Masse und Leuchtkraft gut korreliert sein sollen. Dieser Punkt wird von der Hauptreihen Leuchtkraftfunktion in der Sonnenumgebung verdeutlicht. Sterne heller als die Sonne tragen mit 95% ihrer Leuchtkraft bei, obwohl Sterne schw√§cher als die Sonne mindestens 75% der Masse ausmachen. Daraus folgt, da√ü sogar kleinste Ver√§nderungen in der relativen Anzahl von Massereichen und Massearmen Sternen zu substantiellen √Ąnderungen im  gesamt Masse-Leuchtkraft Verh√§ltnis f√ľhren. Nichtsdestoweniger sind die Masse-Leuchtkraft Verh√§ltnisse in den gut studierten Innenbereichen von vielen verschiedenen Spiral- und elliptischen Galaxien ungef√§hr die gleichen. Offensichtlich ist ein Aspekt des Stern-Formation-Prozesses in allen Systemen √§hnlich. Diese √Ąhnlichkeit f√ľhrt nat√ľrlich zu der Vermutung, da√ü man die Masse-Leuchtkraft Verh√§ltnisse auch auf die Leuchtkraft-Armen √§u√üeren Bereiche einzelner Galaxien oder Cluster von Galaxien √ľbertragen kann. Es stellte sich aber heraus, da√ü diese Vermutung ganz falsch ist!

 

Es zeigte sich, da√ü auf der gro√üen Skala die meisten astronomischen Systeme ein viel gr√∂√üeres Masse-Leuchtkraft Verh√§ltnis besitzen als die zentralen Regionen der Galaxien; in vielen F√§llen eine Gr√∂√üenordnung. Dar√ľber hinaus ist das Volumen dieser Gebiete mit hohem Masse-Leuchtkraft Verh√§ltnis so gro√ü, da√ü sie √ľber 90% der Masse des Universums enthalten.

 

Was ist der Grund f√ľr diese unerwartete hohen Masse-Leuchtkraft Verh√§ltnisse? Kann es sein, da√ü in Regionen mit geringer Dichte der Stern-Formations-Proze√ü haupts√§chlich leichte Objekte wie schwache M Zwerge oder sogar Objekte mit Planetengr√∂√üe hervorbringt? K√∂nnte dort eine gro√üe Population von Schwarzen L√∂chern und Neutronensternen sein, die √úberreste einer Generation von primordialen Sternen? Oder ist der gr√∂√üte Teil der Masse des Universums eingeschlossen in irgendwelchen exotischen Elementarteilchen?

 

 

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