Gibt es in der Kosmologie Fehlinterpretationen, die zu falschen Ergebnissen führen?

Ein Hallo an alle.

Jeder kennt das Geozentrische Weltbild. Die einfache Logik besagt, dass dann, wenn ein Himmelskörper fortlaufend am Himmel gesehen wird, sich dieser Körper um die Erde bewegt. Beispiel: ISS, Mond.

Mit der Sonne, wie wir wissen, verhält es sich anders. D.h., die einfache Logik ist hierbei nicht mehr anwendbar.


1.: Ich komme zur Kepler-Kurve. 
upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d...tation_curve_eqs.jpg


Kepler ist doch Naturgesetz? Oder? 
Ich würde sagen: Ja.
Wenn Kepler Naturgesetz ist, dann muss die blaue Kurve 'äquivalent' ebenso in der Milchstraße gelten --- IN DER EBENE. 
Wohlbemerkt: in der Ebene, nicht in der Nichtebene.

Ich sage, ja, es gilt die blaue Kepler-Kurve in der Ebene der MS, denn die physikalischen Regeln gelten im gesamten Universum. Oder?
Das ist das Ergebnis, zu dem ich gekommen bin. 
M.E. kann nur die blaue Kurve gelten, also nahe an dem Zentralstern eine sehr hohe Bahngeschwindigkeit und dann abfallend nach außen hin.

Welche anderen Erkenntnisse gibt es? Bitte mit Begründung. 

Soweit mir bekannt, waren es Messungen von Vera Rubin, die zu dieser grauen Kurve geführt haben. Ich vermute, sie hat innen Sterne aus der Nichtebene gemessen, die S-Sterne. 

((Ich verrate mal eine kleine Besonderheit: Die inneren Sterne in der Ebene sind so schnell, dass sie gar nicht gesehen werden können. ))
 

bumbumpeng schrieb:

Sterne aus der Nichtebene gemessen, die S-Sterne. 

Es ist richtig, dass elliptische Bahnen eine andere (variierende) Geschwindigkeit aufweisen als Kreisbahnen. Allerdings würde dies das Problem noch verschlimmern, weil die elliptischen Bahnen zum Zentrum hin eine höhere Geschwindigkeit aufweisen und nach außen hin eine geringere.

Das Gros der Abweichung der Rotationskurven ergibt sich jedoch für das Gas im Außenbereich der Galaxien, wo kaum noch Sterne zu beobachten sind.
Ich bin mir aber nicht sicher, ob ausreichend berücksichtigt wird, dass das Gas ja eine Temperatur hat, sich also in alle Richtungen bewegt.

Intergalaktisches Gas: Das Gas zwischen den Galaxien in einem Galaxienhaufen kann eine Temperatur von bis zu 10 Millionen Grad Kelvin (etwa 10 Millionen Grad Celsius) hab

• Gas um die Milchstraße: Die Milchstraße und andere Galaxien sind von warmem Gas umgeben, dessen Temperatur zwischen 100.000 und einer Million Grad liegt. Es gibt auch Hinweise auf eine heißere Komponente mit einer Temperatur von über einer Million Grad

100000K entspricht allerdings nur einer Geschwindigkeit
vT =  ²(2kB·T/mp) = 40631 m/s

wunderbare Erkenntnis.

Glückwunsch.
Das Problem der dunklen Materie wurde im Alleingang gelöst!
 

Unten eine Grafik der Bahngeschwindigkeiten um die Erde. 
Voll und ganz nach Kepler.

Die Planeten, Merkur, Venus, Erde, Mars usw. um die Sonne voll und ganz nach Kepler.

Daher meine ketzerische Frage:  Wieso soll das in der Ebene um Sgr A* anders sein? Das würde für meine Begriffe bedeuten, dass es zweierlei Physik geben müsste?

upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/t...ation_orbits.svg.png



Wobei, bitte ist der Fehler? 

Rainer Raisch schrieb:

Das Gros der Abweichung der Rotationskurven ergibt sich jedoch für das Gas im Außenbereich der Galaxien, wo kaum noch Sterne zu beobachten sind.
Ich bin mir aber nicht sicher, ob ausreichend berücksichtigt wird, dass das Gas ja eine Temperatur hat, sich also in alle Richtungen bewegt.

Warum sollte eine hohe Gastemperatur zu eine Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit führen?

Im Gegenteil, eine hohe Temperatur müsste eher das komplette Entweichen aus der Galaxie erleichtern.

Clauss schrieb:

Warum sollte eine hohe Gastemperatur zu eine Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit führen?

Die thermische Geschwindigkeit addiert sich teilweise zur Umlaufgeschwindigkeit

25. Juni 2024 www.scinexx.de/news/kosmos/galaxienrotat...errascht-astronomen/
Erst kürzlich haben Astronomen erstmals auch das Rotationsprofil der Milchstraße bis in ihre Außenbereiche bestimmt – und auch dabei stießen sie auf Diskrepanzen. Ähnlich wie es Mistele und Team für ihre Galaxien festgestellt haben, ist das Rotationstempo auch unserer Heimatgalaxie bis weit nach außen unerwartet hoch. Dann jedoch, ab einem Abstand von rund 65.000 Lichtjahren vom Milchstraßenzentrum, kreisen die Sterne plötzlich langsamer als von den Modellen vorhergesagt.


Hier das Original
Indefinitely Flat Circular Velocities and the Baryonic Tully-Fisher Relation from Weak Lensing
arxiv.org/pdf/2406.09685

Rainer Raisch schrieb:

25. Juni 2024 www.scinexx.de/news/kosmos/galaxienrotat...errascht-astronomen/
 

Zitat: "Denkbar wäre sogar, dass unser kosmologisches Modell daneben liegt."
Richtig, das sehe ich nicht anders..

Anm.:  Ich kenne den Begriff Bahngeschwindigkeiten der Sterne z.B. in der Ebene. Rotation ist bei mir etwas ganz anderes. 

bumbumpeng schrieb:

Rotation ist bei mir etwas ganz anderes.

Leider ist dieser Begriff in der Physik nicht so eindeutig definiert.

wiki:
The special case of a rotation with an internal axis passing through the body's own center of mass is known as a spin (or autorotation).
A rotation around an axis completely external to the moving body is called a revolution (or orbit)

bumbumpeng schrieb:

Richtig, das sehe ich nicht anders.

"denkbar" ist vieles, wir denken jedoch das Naheliegendste. Daraus ergibt sich der Status der Standardphysik.

bumbumpeng schrieb:

Wenn Kepler Naturgesetz ist, dann muss die blaue Kurve 'äquivalent' ebenso in der Milchstraße gelten

Die Keplerbahnen gelten für eine zentrale Punktmasse, wie zB die Sonne im Sonnensystem.

Die Milchstraße ist sehr ausgedehnt, und hat keine homogene Dichteverteilung.
Außerdem ist sie eine flache Scheibe und hat keine kugelsymmetrische Masseverteilung.
Zudem kann die Massendichte nur anhand der Leuchtkraft abgeschätzt werden.

Rainer Raisch schrieb:

bumbumpeng schrieb:

Wenn Kepler Naturgesetz ist, dann muss die blaue Kurve 'äquivalent' ebenso in der Milchstraße gelten

Die Keplerbahnen gelten für eine zentrale Punktmasse, wie zB die Sonne im Sonnensystem.
 

Ich betrachte Sgr A* als zentrale Punktmasse mit angegeben ca. 4,3 Mio. Sonnenmassen.
Lt. Kepler müssen sich dadurch die Bahngeschwindigkeiten äquivalent erhöhen, wenn die Physik dort gilt. 

bumbumpeng schrieb:

Lt. Kepler müssen sich dadurch die Bahngeschwindigkeiten äquivalent erhöhen, wenn die Physik dort gilt.

Wieso erhöhen?
In unmittelbarer Umgebung genügt es natürlich die Masse des GC (glaktisches Zentrum) zugrunde zu legen. Genau so berechnet bzw misst man ja die Masse des GC.

Die Masse des SL beträgt nach allgemeinen Schätzungen ca 0,2%-0,6% der Masse im Bulge jeder Galaxie.
Der Durchmesser (Höhe) des Bulge der Milchstraße beträgt etwa 2,5 kpc, der Radius also ca 1,25 kpc.

Rainer Raisch schrieb:

In unmittelbarer Umgebung genügt es natürlich die Masse des GC (glaktisches Zentrum) zugrunde zu legen. Genau so berechnet bzw misst man ja die Masse des GC.

Die Masse des SL beträgt nach allgemeinen Schätzungen ca 0,2%-0,6% der Masse im Bulge jeder Galaxie.
 

Ich gehe von Sgr A* als Zentralstern aus mit ca. 4,3 Mio. Sonnenmassen. Ich weiß nicht, welche Bedeutung das GC hierbei hat?

Bulge,,  wir befinden uns in der Ebene und schauen seitlich auf Sgr A*. 
Sehen wir direkt den Bulge? 

  upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d...tation_curve_eqs.jpg



Nochmal zur Grafik.
Die blaue Kepler Kurve ist für mich verständlich. Die passt, die ist nachvollziehbar.
Die graue Kurve kann ich mir nicht erklären. Daran scheitert es derzeit bei mir.

Rainer Raisch schrieb:

Die Keplerbahnen gelten für eine zentrale Punktmasse, wie zB die Sonne im Sonnensystem.
Die Milchstraße ist sehr ausgedehnt, und hat keine homogene Dichteverteilung.
Außerdem ist sie eine flache Scheibe und hat keine kugelsymmetrische Masseverteilung.
Zudem kann die Massendichte nur anhand der Leuchtkraft abgeschätzt werden.

Es wird halt bei wiki immer die Diskrepanz zu den Erwartungen nach Kepler betont. Der wusste aber z.B. nichts von Raumdehnung.

Was, wenn die Keplerschen Gesetze zwar erfüllt sind, und man es nur deshalb nicht beobachtet, weil man die wahren Flächen und Abstände falsch beurteilt? Wenn sich Abermilliarden Sonnenmassen als Sterne und um ein SMBH ballen, dann muss die Raumkrümmung insgesamt doch enorm sein, die Winkelsumme im Dreieck nicht 180°, die überstrichenen Flächen (2. Kepler) vllt. größer und die Halbachsen (3. Kepler) länger als man meint. Könnte natürlich sein, dass man das mit der Rotverschiebung feststellt und einkalkuliert^^.

Die Beurteilung der Masse nach Helligkeit scheint mir problematisch. Man sieht doch nur die Oberfläche der Ansammlung von Sternen um das GC. Wieviel da noch drin ist, also wie viele Photonen man nie zu Gesicht bekommen kann, weil ihre Quellen von der Oberfläche verdeckt sind und sie praktisch nur hin und her laufen, das ist doch völlig unklar^^.
  

bumbumpeng schrieb:

Die blaue Kepler Kurve ist für mich verständlich. Die passt, die ist nachvollziehbar.
Die graue Kurve kann ich mir nicht erklären. Daran scheitert es derzeit bei mir.

Das spannende an der grauen Kurve ist ja, dass wir sie messen. Also brauchen wir eine Erklärung dafür. Und die zwei natürlichen Ansätze hierfür sind:
- Es gibt noch Materie, die wir nicht sehen, aber durch ihre Anwesenheit die Form der Kepler Kurve verändert.
- Das bekannte Gravitationsgesetz wird auf lange Distanzen durch beispielsweise zusätzliche Terme ergänzt, die die Form der Kepler Kurve verändert.

Steinzeit-Astronom schrieb:

dann muss die Raumkrümmung insgesamt doch enorm sein

Nein, die Anstände sind viel zu groß.
Jede Raumkrümmung würde sich im Zentrum auswirken, nicht in der Peripherie, wo ja die Abweichungen gemessen werden. Im Zentrum genügen hingegen Rechnungen nach Newton.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Die Beurteilung der Masse nach Helligkeit scheint mir problematisch.

Tatsächlich haben wir etwa 10 mal soviel Gas wie Masse in Sternen. Die Helligkeit des Gases lässt sich auch genauer beobachten (wenn ich nicht irre).

bumbumpeng schrieb:

Ich gehe von Sgr A* als Zentralstern aus mit ca. 4,3 Mio. Sonnenmassen. Ich weiß nicht, welche Bedeutung das GC hierbei hat?

Das SL Sgr A* IST das GC, GC lässt sich halt leichter schreiben.

bumbumpeng schrieb:

Sehen wir direkt den Bulge?

Der Bulge ist dicker als die Milchstraße. Er bildet quasi eine Kugel im Zentrum der Milchstraße, außen herum ist die etwas dünnere Scheibe.
Da wir das GC und die Sterne dort im Zentrum "sehen" ist es klar, dass wir "den" Bulge sehen.

bumbumpeng schrieb:

Die blaue Kepler Kurve ist für mich verständlich. Die passt, die ist nachvollziehbar.

Naja klar, diese ergibt sich eben nach Newton aus den sichtbaren Massen.
Die Abweichung führt eben zur DM und verwegener zu MOND.

Rainer Raisch schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

dann muss die Raumkrümmung insgesamt doch enorm sein

Nein, die Anstände sind viel zu groß.
Jede Raumkrümmung würde sich im Zentrum auswirken, nicht in der Peripherie, wo ja die Abweichungen gemessen werden. Im Zentrum genügen hingegen Rechnungen nach Newton.

Die Abweichungen werden auch nahe am Zentrum gemessen. Hier für die Milchstraße die Messung in blau sehr deutlich, Rechnung in rot, der Punkt ist unsere Sonne (by B. Jankuloski):



Und hier Messier 33, nicht so deutlich, aber immerhin (By Mario De Leo - Own work):



Simulationen zeigen auch eine schnellere Rotation nahe dem Zentrum.
 

Steinzeit-Astronom schrieb:

Die Abweichungen werden auch nahe am Zentrum gemessen. Hier für die Milchstraße die Messung in blau sehr deutlich, Rechnung in rot, der Punkt ist unsere Sonne (by B. Jankuloski):

Das war mir neu. Dies erscheint aber widersprüchlich:
(speziell die Quellen zur Grafik sind älter 2004-2007)

Mir war hingegen "bekannt", dass der Umlauf des Sonnensystems bereits zu schnell ist.
arxiv.org/pdf/1810.09466
At the location of the Sun we determine the circular velocity
vc = 229
Insgesamt wird die Rotation abhängig vom Radius (für 5 < r < 25 kpc) recht gleichmäßig angegeben mit
vc = 229 - 1,7(r-RO)/kpc  km/s
und liegt daher im Bulge in guter Übereinstimmung und ab da zu hoch. (Fig.3 rote gegen graue Kurve)

Wobei ja das Sonnensystem noch etwas schneller umläuft als der Local Standard of Rest (LSR)
VO = 233400 m/s Umlaufgeschwindigkeit des Sonnensystems
Δv = 14400 m/s
Leider passen die Geschwindigkeiten der unterschiedlichen Autoren nicht zusammen.

Ich habe auch die Angabe
vLSR = 240000 m/s

Die Angabe in wiki(milky way) dürfte jedenfalls veraltet sein:
The orbital speed of the Solar System about the center of the Milky Way is approximately 220 km/s

wiki (LSR):
The Sun follows the solar circle (eccentricity e < 0.1) at a speed of about 255 km/s in a clockwise direction
The LSR velocity is anywhere from 202–241 km/s
the circular orbit speed of the Sun (Θ0 + V☉ = 255.2 km/s

Rainer Raisch schrieb:

Das war mir neu. Dies erscheint aber widersprüchlich:

Ich habe dies bei wiki zur Diskussion gestellt und folgende Antwort erhalten:

You're free to update it with reliable sources, of course

Keine Ahnung, was ich da mache .... allein schon die Grafik.

Ich habe die Grafik gelöscht, mehr kann ich nicht machen.

Das wurde rückgängig gemacht, weil ich eine Ersatzgrafik liefern soll..... lieber bullshit als gar nix

bumbumpeng schrieb:

Rainer Raisch schrieb:

In unmittelbarer Umgebung genügt es natürlich die Masse des GC (glaktisches Zentrum) zugrunde zu legen. Genau so berechnet bzw misst man ja die Masse des GC.

Die Masse des SL beträgt nach allgemeinen Schätzungen ca 0,2%-0,6% der Masse im Bulge jeder Galaxie.



 

Ich gehe von Sgr A* als Zentralstern aus mit ca. 4,3 Mio. Sonnenmassen. Ich weiß nicht, welche Bedeutung das GC hierbei hat?

Bulge,,  wir befinden uns in der Ebene und schauen seitlich auf Sgr A*. 
Sehen wir direkt den Bulge? 

  upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d...tation_curve_eqs.jpg

Nochmal zur Grafik.
Die blaue Kepler Kurve ist für mich verständlich. Die passt, die ist nachvollziehbar.
Die graue Kurve kann ich mir nicht erklären. Daran scheitert es derzeit bei mir.


 

 Den Text vor dieser  Grafik sollte man auch lesen : upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d...tation_curve_eqs.jpg
Im Februar 2024 wurde eine Studie veröffentlicht, die die Anomalien im Rahmen der Messgenauigkeiten anhand der Berücksichtigung retardierter Gravitationspotentiale   .......
Für diese physikalische Erklärung ist weder die Annahme von dunkler Materie noch eine Modifikation der allgemeinen Relativitätstheorie erforderlich.

Ich vermute das ist schon länger auch als Lense-Thirring-effekt bzw als Frame-dragging bekannt. Es scheint also tatsächlich Fehlinterpretationen zu geben.!!
So wie die Rotverschiebung auf den Dopplereffekt zurükgeführt wird, und so Dunkle  Energie erforderlich macht.