Det Mystiske Mørke Stof i Universet

Kosmologerne har fastlagt fordelingen af energi i Universet, som 96% ukendt og 4 % kendt.

Man antager at 73 % er ukendt Mørk Energi og 23 % er ukendt Mørkt Stof .

Dette betyder at kun 4 % er kendt masse i form af Galaxer med stjerner samt Gas som frie atomer.

Mørk energi frastøder mere på store afstande end Mørkt stof tiltrækker. Universet udvider sig.

I praksis betyder det, at de fleste Galaxe hobe fjerner sig fra hinanden.

Man benytter Hubbles lov til at bestemme hastigheden. Den vokser proportionalt med afstanden.

Man har efterhånden opmålt stjernernes hastigheder i mange Galaxer og har konstateret,

at de yderste stjerner næsten har samme hastighed uanset afstanden fra galaxens centrum.

Newtons og Einsteins Love kræver at hastighederne falder med afstanden.

Medmindre der eksisterer mere masse mellem stjernerne end man kan se.

Det kaldes Mørkt Stof.

Det er ikke mere end 20 år siden, at Kosmologerne for alvor anerkendte Mørkt stof.

Dette på trods af, at allerede for 80 år siden blev det påvist af især J.Oort , V.Rubin og F.Zwicky .

En forklaring på forsinkelsen, er forbedring af teleskoperne og anden teknik.

Problemet må siges, at høre til de aller største i Kosmologien. Der er stadig ikke tegn på en løsning.

Forskerne analyserer grundigt bevægelserne af fjerne Galaxer og Stjerner .

Bevægelserne afslører, at det meste Mørke Stof er placeret langt fra Galaxer og Stjerner.

Ved at iagttage Røntgen-stråling fra disse områder, har man med sikkerhed påvist Mørkt Stof.

Den Gas, der afgiver strålingen, består mest af Ioniseret Brint og Helium .  (foto 1)

Jeg vil illustrere forskernes metoder, ved at se nærmere på 3 Galaxer.

Vores egen Mælkevejen , Andromeda samt galaxen M87 i Virgo hoben.

Stjernernes hastigheder vises i (Grafik 1) og (Grafik 2) for de første to Galaxer.

For M87 vises i (Box C) at temperaturen af Røntgen-gassen, svarer til at måle Stjerne-hastigheder.

Foto 2 og 3 :  Den Lille og Store Magellanske Sky

                                                              Virgo Galaxe Hoben                    

Virgo Galaxe-hoben har omkring 2000 galaxer, og er i en afstand af 59 millioner Lysår .

Den har en radius på 7 millioner Lysår.

Man har diskuteret, om Den lokale Galaxe-hob og dermed Mælkevejen hører til Virgo-hoben.

Jeg viser i (Box B 15), at dette kræver en enorm masse. Det er ikke sandsynligt.

                                                           Vor egen Galaxe Hob     

Den består af Mælkevejen , Andromeda , De Magellanske Skyer (foto 2 , 3) , Triangulum ,

samt 21 mindre Galaxer . Den har en diameter på omkring 10 millioner Lysår.

Triangulum har 10 milliarder stjerner og er i 2.2 millioner Lysårs afstand..

De Magellanske Skyer har 20 milliarder stjerner og er 180000 Lysår fra Mælkevejen.

Man antager at de ikke hører til Mælkevejen, men at de med omkring 500 km/s passerer tæt.

Det bruger jeg , som forudsætning for beregningen af Mørkt Stof. (Box B 16)

Mælkevejens afstand til Andromeda er 2.5 millioner lysår.

De nærmer sig hinanden med 270 km/s , og bliver forenet om 2 milliarder år.

Mælkevejen har mange flere stjerner end Andromeda. (Box A)

Mælkevejen har 450 milliarder (S) Sol-masser i form af omkring 90 % Stjerner og 10 % Gas.

Andromeda har  230 milliarder (S) Sol-masser i form af omkring 90 % Stjerner og 10 % Gas.

Mængden af Mørkt stof er mindre end, henholdsvis 1600 milliarder og 1200 milliarder (S).

Foto 4 : Galaxe Hoben MS1054-0321 . Røntgen Gas er blå .

                                                      Galaxen M87 i Virgo Hoben

Iagttagelsen af stjerne bevægelser i synligt lys kan fastlægge fordelingen af massen i en Galaxe.

Som supplement kan man benytte sig af Røntgenstråling, som er meget kortbølget lys.

Røntgenstrålingen kommer fra områder hvor der ikke er Stjerner. (foto 4)

Gassens atomer er så varme, at den er ioniseret.

Gassen er en plasma af protoner og elektroner og i mindre grad andre atom-kerner.

Røntgen-strålerne opstår, når elektronerne kolliderer med protonerne.

Derfor kaldes den for Termisk bremsestråling. 

Kosmologerne har studeret Virgo-hoben, og tæt på centret har man fundet en ellipse Galaxe.

Den kaldes M87og er den største galaxe i Virgo-hoben.

Man har fundet ud af, at der er enorme mængder af varm Brint-gas i Galaxen.

M87 har mange flere Stjerner end Mælkevejen. Det er svært at angive tallet.

I den afstand jeg har valgt i (Box A) er det 10 gange flere, og det kan godt passe.

Fordi massen som funktion af afstanden, har en konstant der er 5 gange større. (Box A 10)

Kosmologernes beregning, der har påvist fordelingen af det Mørke stof i M87 vises i (Box C). 

Resultatet viser, at Galaxen har en masse, der vokser proportionalt med afstanden .

Det gør den helt ud til omkring 1.7 millioner lysår.

       Der kræves, at Røntgen-gassen er stabil i Galaxerne. Ligning (10)

       Det er den totale masse. Både kendt masse og ukendt masse. Ligning (10,11,12)

       Der er forudsat, at De Magellanske Skyer er frie af Mælkevejen. Ligning (11b,c  & 12b,c)

13.  Det vises, at Neutrinoer ikke kan være Mørkt Stof.

14.  Måling af Galaxens Røntgen-stråling, som er foretaget af en satellit.

15.  Hvis Mælkevejen tilhører Virgo-hoben, skal gravitationen være stærkere end Mørk energi.

16.  Øvre grænse for Mælkevejens masse, hvis De Magellanske Skyer er frie af Mælkevejen.

Foto 5 : Galaxe kollisionen Bullet Cluster. Mørkt Stof med blå farve.

                                                                   Røntgen-Gas med rød farve.

                                                        Hvad er det Mørke Stof ?

1.  Er det stjerner, som ikke mere lyser og brune dværge, sorte huller samt mindre partikler.

2.  Er det neutrinoer, som man nu ved har masse.

3.  Er det Tyngde-Loven, der ikke er helt rigtig.

4.  Er det en hidtil ukendt elementarpartikel.

5.  Eller er det kolde og neutrale atomer, som Brint og Helium .

1.  Beregninger viser, at der slet ikke er nok af dem .

     Jeg vil også nævne Pioneers anomalie. Det kan være mørkt stof der bremser sonden.

     Men der er jo ingen af de massive stjerne-rester  i vort Solsystem.

     Dette forslag må afvises.

2. Neutrinoer findes i enormt antal i tre udgaver, der kan skifte indbyrdes.

    Men de er alt for lette med energier langt mindre end elektroners.

    En Neutrino skal veje mere end en million elektroner.  (BOX B 13) . Det er umuligt !

    Det er også et problem, at deres fart er så stor, hvis de skulle have medvirket til Stjerne-dannelse.

    Derfor kan Mørkt Stof slet ikke være neutrinoer.

3. MOND Teorien af M.Milgrom ændrer Tyngde-loven, og påstår at Mørkt Stof slet ikke eksisterer.

    Ved store afstande aftager central-acc. proportionalt med afstanden, i stedet for med kvadratet.

    Teorien passer fint med måling af mange Galaxer, men kan ikke forklare et bestemt fænomen.

    Det er en kollision mellem to galaxer ( Foto 5 ), som ligefrem viser, at Mørkt Stof eksisterer.

    MOND må være modbevist.

4. Kvantefysikerne har en teori de kalder for Super-symmetri.

    Den forudsiger nogle WIMP partikler, som kan være det Mørke Stof.

    De seneste resultater på CERN tyder på, at Super symmetri ikke eksisterer.

    Det er også meningsløst at overveje en partikel, som aldrig er detekteret.

5. Man kender ikke mængden af neutral kold gas som Brint og Helium.

    Det er enorme mængder, der kræves for, at forklare 5 gange mere masse end alle Stjernernes.

    Brint kan udsende radiobølger på 21 cm,  når Brint atomets elektron ændrer sit spin . 

    Kosmologerne antager, at der ikke er Gas nok, fordi man ikke måler nok radiobølger.

Foto 6 og 7 : Mellem de to Galaxer M81 og NGC3077, er der en stor neutral Brint sky

                     Til venstre ses Galaxerne i synligt lys

                     Til højre er radiobølger på 21 cm vist som gult,rødt og blåt.

                     Der er mest Gas i gule og røde områder.

                                                                   Kommentar

    Jeg viser med de tre eksempler ( BOX A ), at Mørkt Stof udgør fra 63 % til 76 % .

    Det passer med de officielle tal, der er lidt større. Der er usikkerhed om det rigtige tal.

    Det bør nævnes, at der faktisk er nogle galaxer, som ikke består af Mørkt Stof.

    Den elliptiske kæmpe Galaxe Messier 105, har ikke stjerne-bevægelser, som tyder på Mørkt Stof.

    Men hvad kan Det Mørke Stof være ?

    Det ser jo ud til, at der slet ikke er nogen løsning. Slet ikke forslag 1 og 2 og 3.

    Alle fem forslag kan tilsyneladende afvises !

    Jeg tror mest på, at Mørkt Stof er neutrale Atomer.

    Brint og Helium fra Big Bang er det stof, som Stjerner er gjort af.

    Man kan antage, at store mængder ikke er omdannet til Stjerner.

    Man kan antage, at Brinten er i en tilstand, så der ikke udsendes Radio-bølger.

    Eller bølgerne absorberes måske i en del tilfælde. Men dog ikke i alle tilfælde, som vist på foto (6,7) .

    Der mangler stadig en forklaring på Mørkt Stof. TML

         Kosmologernes beregning af fordelingen af Mørkt Stof

          Der antages at gassen forbliver omkring Galaxen.

             Dens temperatur og tæthed afhænger kun af afstanden r fra Galaxe centret.

             Galaxen M87  (G) vises her med en halo (M).     

             Galaxens halo-masse (M) er inden for afstand (r).

             Gassens tæthed er (p) .

             Gassens masse er (m) af ioniseret gas .

1.   Newtons lov benyttes til at bestemme kraften (F) .

2.   Fordi gassen ikke falder ind mod centret, så modvirker gas-trykket med en lige så stor kraft .

3.   Massen af Gassen i området, kan udtrykkes ved gas-tætheden (p) . 

4.   Gas-tætheden kan også udtrykkes ved partikel-tætheden (N)

5.   Den samlede masse i Galaxen M87 kaldes (M).

6.   Det er ideal gas som udtrykkes med (k) som konstant og (T) som temperatur.

       Den afstand vi regner med er mindre end  1.7 millioner Lysår , og temperaturen (T) er konstant.

       Derfor kan man differentiere gasloven, som det vises i udtryk (6) .

8.   Der regnes med at partikel-tætheden (N) er proportional med elektron-tætheden (e) .

9.   Astronomerne har målt, at elektron-tætheden er omvendt konstant med afstands-kvadratet.

       Differentier udtrykket for elektron-tætheden. Divider dette med elektron-tætheden.

       Den eneste variable er afstanden (r) , som massen (M) varierer med.

10.  Relationen mellem potentiel og kinetisk energi for et stabilt system.