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Wilfried Louis  2004

DIE GESCHICHTE DER MATERIE

Die dunkele Welt der Materie

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Ege-on Spiral Galaxy NGC 4945


Star-forming Region RCW 10ß

1992 schöpfte man neue Hoffnung für die Aufklärung dieser sprunghaften Materieansammlung, die eine rasante Entwicklung von Sternen und Galaxien innerhalb von nur einer Milliarden Jahre nach dem Urknall möglich machte. Anhaltspunkte zeigten sich auf der Basis der schon beschriebenen Hintergrundstrahlung. Diese Strahlenbotschaft aus den Anfängen des Urknalls sind nach circa 15 Milliarden Jahren auf eine Temperatur von 2,7 Grad über dem absoluten Nullpunkt von -273 Grad abgekühlt. Die Strahlenfrequenz der Hintergrundstrahlung liegt heute im Mikrowellenbereich und füllt den gesamten Kosmos gleichmäßig aus. Der NASA-Satellit "Cobe“ ( Cosmic Background Explorer)1992 und der  Messballon "Boomerang" hatte 1998 nun Temperaturunterschiede von einigen Hunderttausendstel Grad dieser Strahlen gemessen. Dies ist, nach den Annahmen der Wissenschaftler, eine Folge der schon beschriebenen geringfügigen  Frequenzverschiebungen der Quantenenergie, unmittelbar nach dem Urknall. (siehe Zyklus 1)
Die daraus entstandenen Temperaturunterschiede innerhalb der expandierenden Gaswolke reichten zwar nicht aus um die Atom-Fluktuationen in eine Materienverklumpung  zu versetzen, doch sie waren vielleicht ein auslösender Faktor dieser Entwicklung. 

Die Messdaten sind auch die ersten Zeugen von einem Schattenreich der "Dunkel- Materie" Die Gravitation dieser dunklen Masse war wohl auch für die ersten kosmologischen Strukturen und Formen verantwortlich. Kosmologen haben festgestellt, dass 80 bis 90 Prozent der Materie für uns unsichtbar sind, weil sie weder Licht aussendet oder absorbiert. Dass es sie dennoch geben muss, sieht man daran, dass wir von ihrer Schwerkraft angezogen werden. Außerdem funktionieren ohne sie die heutigen Modelle für die Entstehung des Universums nicht.
Woraus besteht Dunkel Materie? Ein kleiner Teil ist uns sehr vertraut, es sind die Planeten wie unsere Erde, ebenso kalte Weiße Zwerge, Neutronensterne und schwarze Löcher, sogenannte Nicht-baryonische Materie. Doch das reicht längst nicht aus. Ander Kandidaten sind: Qurks, Leptonen (baryonische Materie). Weitere exotische Teilchen die in Betracht kommen werden WIMPs (Weak Interakting Massive Particles) genannt. Ein bekanntes WIMP ist das Neutrino oder das leichteste supersymmetrische Teilchen LSP. Sie sind alle in der Frühphase der kosmologischen Evolution erzeugt worden. Ihre Bedeutung für die Beschreibung der kosmologischen Entwicklung ist von ihrer Masse und ihrer Geschwindigkeit oder Temperatur abhängig.

Motiviert ist die Dunkle Materie (engl. dark matter, DM) durch die Beobachtung der Dynamik von Spiralgalaxien. Hier hat man festgestellt, dass die sichtbare, leuchtende Materie nicht ausreicht, um die erreichten Geschwindigkeiten der Sterne in der Galaxie (die Geschwindigkeitsdispersion) zu erklären. Da die Geschwindigkeit und Dynamik einer rotierenden Spiralgalaxie nicht proportional nach Außen zunimmt muss sie durch die Gravitation Dunkler Materie, die sich außerhalb der Galaxie befindet, gebremst werden.
Etwa 90 Prozent der gesamten Materie im Universum besteht aus nicht leuchtender Materie.
E
in weiteres Phänomen aus der Schattenwelt sind die "Schwarzen Löcher" (Endstadium riesiger Sterne nach seinem Gravitationskollaps). Niemand kennt die genaue Anzahl dieser Gravitationslöcher, deren Durchmesser von wenigen Millimeter bis 1000 Kilometer reicht, sie besitzen eine unvorstellbare Dichte, so dass nicht einmal die Lichtquanten ihr Gravitationsfeld verlassen können. Aufgrund ihrer Gravitation verschlucken diese Energielöcher unaufhörlich Millionen von Sterne, wodurch die dunkle Massen ständig zunimmt.
Die kosmische Strahlung stellt eine weitere unbekannte Größe in unserem Universum dar; sie besteht aus unzähligen "Neutrinos"
( N. sind schwachwechselnde Elementarteilchen) welche bei chemischen Prozessen (z.B. bei der Kernverschmelzungen innerhalb der Sonne) Massenhaft entstehen. Sie treten Verzögerungslos aus Kernverschmelzungen aus. Durch ihre schwachen Wechselbeziehung und geringen Masse ist ihre mittlere freie Weglänge 1000 Lichtjahre. Das heißt, das Neutrinos ohne Wirkungsverlust auf und durch unsere Erde oder einen anderen Planeten schießen. Doch Messungen ergaben, dass nur ein geringer Teil dieser Neutrinos auf unsere Erde eintrifft. Dies ist nach wissenschaftlichen Erkenntnissen ein Hinweis, dass ca. 50% der ursprünglich freigesetzten Neutrinos in einem Zustand der Materie verbleibt. 

Im Juni 2001 hat ein Forscherteam aus Kanada, USA und Großbritannien festgestellt, dass  die Verschiedenen Neutrinos (vermutlich 3 Arten) sich ineinander umwandeln (sog. Neutrino- Oszillationen). Das setzt die Eigenschaft voraus, dass die Neutrinos eine unterschiedliche Masse besitzen und somit von der Gravitation beeinflusst werden.
Da sie keine elektrische Ladung besitzen, die auf die Kernkräfte wirken, können sie sich auch nicht gegenseitig vernichten. Man geht davon aus, dass diese Elementarteilchen auch heute noch im großen Ausmaß, in unserem Kosmos vorhanden sind und eine unbekannte Größe der kosmischen Dunkelmasse darstellen.
siehe Tau - Neutrino


So lassen nach heutiger Sicht, die aufgeführten wissenschaftliche Daten, eine plötzlichen Materienverdichtung innerhalb der Gaswolke aus folgenden Gründen zu:

  1. Temperaturunterschiede innerhalb der Gaswolke.

  2. Gravitationskräfte der Dunkeln Materie

  3. Dunkeln Energie als Expansionskraft

  4. Die schwachen Wechselbeziehungen der elektromagnetischen Wellen und Teilchen untereinander.

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Fortsetzung: 3. Zyklus

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