Wieso muss es Plasma sein?

Wieso muss es Plasma sein?

von Robert am 01.04.2013 11:12

Ich habe mich inzwischen ein wenig eingelesen und mir Raphaels Video zur Rotverschiebung angesehen.
Die dortige Aussage, das Hubble den direkten Schluss zwischen der beobachteten Rotverschiebung und einem Auseinanderstreben der Galaxien nicht ziehen wollte, ist korrekt. Andere waren da leider nicht so vorsichtig und ausgerechnet ein Theologe (George Lemaître) folgerte aus der Annahme der Ursache der Rotverschiebung den Urknall.

So weit, so gut/schlecht.

Es ist weiterhin deutlich zu erkennen, dass die Festlegung der Astrophysik auf nur ein Erklärungsmodell für die Rotverschiebung die Ursache für die Krise der Astrophysik sein kann (anders kann man die Feststellung, 95% des Universums nicht erklären zu können wohl nicht nennen).

Was mich jetzt aber überrascht, ist die fast ebenso voreilige Festlegung auf eine andere Ursache der Rotverschiebung: Plasma

Das ist mir zu oberflächlich und zu kurz gegriffen. Die Verschiebung des Spektrums aufgrund relativer Bewegung zum Beobachter existiert und kann inzwischen so genau gemessen werden, dass sogar die Taumelbewegung von Sternen beobachtet werden kann, die durch ihre Begleiter verursacht wird (übrigens nicht nur bei Planetensystemen, wo das nur eine Hypothese ist, sondern auch bei sichtbaren Begleitern in Doppelsternsystemen).

Ich habe mit dem "Plasma-Universum" ein paar ganz grundlegende Probleme, die ich mit euch diskutieren möchte:

1. Die Materie außerhalb galaktischer Objekte liegt größtenteils in Form von Plasma vor, ist aber extrem ungleichmäßig verteilt und besteht aus unterschiedlichsten Elementen unterschiedlicher Temperatur (je nach Entstehungsprozess). Noch dazu dürfte das intergalaktische Plasma so extrem dünn sein, dass die Wahrscheinlichkeit der Kollision eines Photons mit einem Plasma-Teilchen gegen Null strebt. Die Rotverschiebung müsste also bei entfernten Objekten immer mehr "verschmieren", weil uns nicht nur exakt gleichartig rotverschobene Photonen erreichen, sondern eine viel größere Zahl solcher, die seltener oder garnicht mit Plasma interagiert haben. Die beobachteten Spektralverschiebungen sind dafür aber viel zu exakt und weisen eher auf eine sehr gleichmäßige und zuverlässige Verschiebung hin.

2. Bei der Kollision eines Photons mit interstellarem Plasma wird nicht nur das Photon beeinflusst, sondern auch das Plasmateilchen. Da das Plsama nicht stetig durch "unbeeinflusstes" Plasma ersetzt wird (dazu fehlt die Quelle), müsste sich die Art oder der Grad der Beeinflussung über die Zeit ändern. Selbst wenn wir annehmen, das Universum sei viel keiner und jünger, als es die möglichen Fehlschlüsse aus der Rotverschiebung bisher ergaben, ist es immer noch so alt, dass die Existenz von Plasmateilchen, die keiner Interaktion mit einem Photon ausgesetzt waren, extrem unwahrscheinlich ist und in der Nähe galaktischer Objektesogar unmöglich sein dürfte. Es ist aber nicht vorstellbar, dass durch Photonen sehr spezifisch angeregtes Plasma bei weiteren Kollisionen den exakt gleichen Effekt auf Photonen ausübt (nämlich eine ganz spezifische Rotverschiebung).

3. Die als Plasma vorliegende Materie besteht nicht aus einem Element, sondern aus einer Vielzahl von Elementen und Molekülen. Selbst das Plasma eines einzelnen Elements besteht aus verschiedenen Plasmateilchen bzw. aus Plasmawellen. Wieso sollten Photonen immer nur auf eine ganz spezifische Art mit einem ganz speziellen Teil des Plasmas wechselwirken (nur so wäre die Gleichförmigkeit der Rotverschiebung zu erklären), wenn doch jedes Plasma in der Mehrzahl aus Teilchen besteht, deren Eigenschaft sich von diesem Einen deutlich unterscheiden (und damit auch eine andere bzw. keine Wirkung auf Photonen haben)?

4. Selbst wenn man postuliert, die elektromagnetischen Eigenschaften des Plasmas wären für die Beeinflussung des Photons verantwortlich (was dann aber den experimentellen Beobachtungen widerspräche!), stellt sich die Frage, was mit der Energie passiert, die vom Photon auf das Plasma übertragen wurde (wobei noch zu erklären wäre, warum der umgekehrte Prozess - also die Energieübertagung auf das Photon - nicht ebenso häufig stattfinden sollte).

Wenn man also (zurecht) vermutet, die beobachtete Rotverschiebung beruhe nicht ausschließlich auf dem Dopplereffekt, dann sollte man nach einer möglichen Ursache suchen, die einige Voraussetzungen erfüllt:

1. Sie muss über Raum und Zeit nahezu konstant verfügbar sein.
2. Die Wechselwirkung mit Photonen muss äußerst spezifisch sein, sodass der Effekt der Rotverschiebung von Photonen deutlich überwiegt.
3. Sie muss extrem gleichmäßig im Raum verteilt sein.
4. Sie muss ausreichend dicht im Raum verteilt sein, damit ihr Effekt alle beobachteten Photonen (auf intergalaktischem Maßstab) mit nahezu gleicher Wahrscheinlichkeit beeinflusst werden.
5. Sie muss eine Erklärung für den Verbleib der Energie liefern, die den Photonen bei der Wechselwirkung genommen wird. (Anm.: Vielleicht liefert der Vorgang sogar eine Erklärung für das Übergewicht an Materie gegenüber Antimaterie?)

Ich finde diese Voraussetzungen nicht einmal sehr streng oder schwer zu erfüllen. Ich bin sogar der Meinung, eine solche Ursache lässt sich relativ leicht finden und vor allem ohne allzu großen Aufwand experimentell nachweisen, denn inzwischen verfügen wir über Ausrüstung, die es erlaubt, Photonen in Experimenten sehr gezielt zu beeinflussen und zu beobachten.

Ich habe in meinem Vorstellungs-Thread schon kurz notiert, dass Quanten- bzw. Vakuumfluktuation eine mögliche Ursache sein könnte. Der Versuch, sie als Erklärung für negative Energie zu verwenden schlug fehl, weil ihr Effekt dann um Größenordnungen über dem läge, was man beobachten kann. Aber weitere Wirkungen der Quantenfluktuation (jetzt mal abgesehen vom Casimir-Effekt) wurden vielleicht noch gar nicht untersucht. Das muss ich aber erst noch weiter recherchieren.

Wenn man also nach einem Kandidaten für einen bestimmten Anteil an der Rotverschiebung sucht, ist es sinnvoll, sich zuvor auf die Kriterien zu verständigen, die der Kandidat erfüllen muss. Diese legen dann im Idealfall zugleich fest, wie man sucht und wie experimentelle Nachweise geführt werden können. Nach meinem jetzigen Stand der Überlegungen kommt Plasma nicht in Frage. Es würde mich freuen, wenn man die Suche offen gestalten kann und mit der Erstellung des Kriterienkatalogs beginnt (bzw. meinen Ansatz eines solchen Katalogs verbessert und vervollständigt).

Re: Wieso muss es Plasma sein?

von Slim_Jim am 01.04.2013 11:20

dazu mal kurz ein zitat von raphael aus dem thread "müdes licht" (in der summe der genannten wechselwirkungen könnte es zu den beobachteten RV kommen)

werde noch selbst antworten. über die vorraussetzungen die du genannt hast, habe ich auch schon nachgedacht, zumal das plasma sehr dünn ist (und somit auch die teilchendichten...). 

der 1. diskussionspunkt ist auch interessant! vllt kommt es ausschließlich kurz vor/nach den heliosphären, also den solaren doppelschichten zu den verschiebungen (also die angesprochene intrinsische RV, nur eben bei sternsystemen), wodurch sie so konstant bleiben. dann müssten sie aber trotzdem variieren, wenn wir bereiche mit höheren galaktischen stromflüssen durchqueren...

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Re: Wieso muss es Plasma sein?

von Slim_Jim am 01.04.2013 12:26

ok, weiter. ich würde ersteinmal beim 1. diskussionspunkt bleiben, also die gleichbleibenden exakten RV. (übrigens ist diese liste sehr gut! ne systematische vorgehensweise, das gefällt mir)

die RV von galaxien sind lt. halton arp maße für das alter dieser galaxien. die sieht er begründet in den unterschiedlichen RV innerhalb entstehender galaxien, dazu bringt er das bsp-bild des stephan´s quintett, eine galaxienansammlung von 5 galaxien, die unterschiedliche RV auf weisen, aber sichtlich miteinander verbunden sind
 

darin befindet sich auch die galaxie NGC 7319


und VOR dieser galaxie befindet sich ein quasar, der eine extrem viel höhere RV aufweist (z=2,11) im vgl zu der dahinterliegenden galaxie (z=0,022). nach gängiger interpretation müsste dieser quasar also mio von kilometern dahinter liegen... (die verzerrung der dahinterliegenden sterne durch angebliche linseneffekte lassen wir mal weg, oder? also ich kann hier wieder keine sehen...)

daraus (und wahrscheinlich noch anderen gründen...?) folgerte er, dass quasar eine art neugeborene galaxie dargestellen, die hoch verdichtet sind (extrem heiß und auch im plasmazustand) und deswegen diese hohe RV haben. nachdem sie sich dann ausdehnen kühlen sie natürlich ab und die dichte sinkt, wodurch die RV abnimmt. 

er hat es abstrahiert dargestellt


es sieht also aus, als obdie RV hauptsächlich durch intrinsische effekte begründet ist.
zitat halton arp

 da behauptet er sogar (was mir jetzt auch neu ist), dass müdes licht ausscheidet. ich dacte bis jetzt, dass müdes licht durch die energieabnahme begründet ist. aber scheint wohl doch eher ein stetiger energieverlust beim langen weg zu uns gemeint zu sein.

die RV ist also auf bekannte effekte der inelastischen stöße zurückzuführen, die in einem so dichten Plasma wie es bei quasaren der fall ist, wahrscheinlich sehr häufig vorkommen. ich würde als nächstes gerne ausrechnen, wieviele kollisionen stattfinden müssten, dass eine RV von 2,11 zustandekommt. aber erstmal ist mittag machen/essen dran ;)

vllt hast du ja ideen dazu. also ich würde einfach zu rechnende werte nehmen, z.b wellenlängen 500nm und RV=2, d.h. die detektierte wellenlänge ist 1,5µm (edit: z=delta_lambda/lambda_0, mit delta_lambda=lambda_beobachtet-lambda_0), schon IR-bereich. dadurch können wir die abgegebene energie berechnen... daraus vllt, unter annahme, dass nur comptoneffekte wirken, die anzahl der stöße. wir müssten aber auch noch die ausmaße dieses quasars kennen. und da komme ich nicht weiter... vllt habt ihr eine idee??

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Re: Wieso muss es Plasma sein?

von Slim_Jim am 01.04.2013 15:43

so weiter:

ich hab mein bsp jetzt nicht weiter verfolgt, weil es viel zu abgespeckt und ungenau sein würde...

speziell an robert: die thesen zu der plasmarotverschiebung, sowie der plasmakosmologie oder dem elektrischen universum sind allesamt nicht aus vorschnellen schlüssen entstanden und sind, wie du es so treffend nennst, mit der zeit gereift! wir betreten hier also kein neuland. nur mal so nebenbei, und wenn dafür einer n nobelpreis verdient hat, dann ist es mit sicherheit thornhill oder ari brynjolfsson ;) ich weiß, dass du das als scherz meintest ,)

gut weiter:

also hier mal einige öffizielle papers zu den plasmarotverschiebungen und deren konsequenzen:

von jean moret-bailley:
- über den vernachlässigten raman-effekt: http://jean.moretbailly.free.fr/JacquesMB/0203099_.pdf

- vergleich raman-effekt mit der dopplerverschiebung: http://jean.moretbailly.free.fr/JacquesMB/0110525_.pdf 
--> beide papers haben ca. 8 seiten

von halton arp:
- über Gamma-Ray-Bursts (GBRs) und Quasare und warum sie ein so großen Wert für die RV haben: http://www.haltonarp.com/articles/quasars_and_gamma_ray_bursters (kurzer abriss)

- über entwicklung und herkünfte von quasaren und galaxien: http://www.haltonarp.com/articles/origins_of_quasars_and_galaxy_clusters --> langer artikel (keine seitenanzahl), der die entwicklung aus der vorhergehenden darstellung erläutert

- hier noch das artikelarchiv zu selber durchsuchen: http://www.haltonarp.com/articles

von ari brynjolfsson:
- über rotverschobene photonen durch heißes plasma: http://arxiv.org/PS_cache/astro-ph/pdf/0401/0401420v3.pdf --> ca. 90 seiten text mit vielen berechnungen und experimentellen nachweisen, um diese these zu untermauern bzw. ihr erstmal gehör zu verschaffen (übrigens verzichtet er NICHT auf die quantenmechanik, sondern bindet sie mit ein :) der gefällt mir richtig gut auf den ersten blick!)

- artikel und papers in hülle und fülle auf seiner homepage: http://www.plasmaredshift.org/Menu.html (dort ist auch ein ganzes buch von ihm, dass man frei lesen kann! dort sind arbeiten von ihm und anderen wissenschaftlern verarbeitet worden)

- und hier mal seine leistungen, um die person einschätzen zu können: http://www.plasmaredshift.org/Curriculum_Vitae.html (die "kritiker" der plasmakosmologie unterstellen oft einen nicht nennenswerten fachkenntlichen hintergrund -> hiermit kann man dem entgegenwirken!)


wir können also erstmal ein bisschen lesen wie es aussieht

btw: in irgendeinem video kann doch auch mal ein wert für nen quasar von z=1000! ...? weiß noch einer wo genau? ich hab vor kurzem so´n artikel gelesen bei dem RV von ca. 48 gemessen wurde, weshalb das "urknalluniversum" nun älter eingeschätzt wird, hehe. da wäre ja 1000 auch wieder n deutliches argument gegen einen anfang. weiterhin meinte eric lerner ja auch, dass diese zeit, so gewaltig lang sie auch sein mag, nicht zu solchen formationen wie den beobachteten clustern und superclustern von glaxien führen könnte. es ist einfach zu kurz... ( den werde ich dann mal als nächstes anführen ;) ) oder wollen wir für literatur n eigenen thread machen? ist ja doch recht viel...

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Re: Wieso muss es Plasma sein?

von t137 am 01.04.2013 16:14

gute idee,
am besten mit Kurzbescheibung, eindeutigem Titel und Autor.
Dann kann man, falls die entsprechende Seite nach einiger Zeit weg sein sollte, gezielt danach suchen.
Nach meiner Erfahrung sind Internetseiten nicht besonders beständig.

Evtl. sollte einer mal eine Webseite anlegen, die alle Links nach Themen sortiert sammelt.

Etwa so wie www.dokuseite.com.

Re: Wieso muss es Plasma sein?

von Slim_Jim am 01.04.2013 20:23

jo, das macht sinn. ne internetseite aufzuziehen ist mir jetzt aber zu anstrengend, aber n grundgerüst dafür hätte ich schonmal aus meinem informatikkurs ;)

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Re: Wieso muss es Plasma sein?

von Robert am 03.04.2013 10:29

Ich werde jetzt erst mal weiter lesen und mich dann wider melden. Momentan bin ich leider privat stärker eingebunden (muss mich um mein Schatzo kümmern). Aber ich melde mich in Kürze wieder.

Re: Wieso muss es Plasma sein?

von Slim_Jim am 03.04.2013 10:43

kein problem, ich bin gerade die wochese woche auch recht beschäftigt und kann leider nichts weiter hiervon lesen bzw. sinnvoll bearbeiten...

freue mich schon auf deine eindrücke :) 

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Re: Wieso muss es Plasma sein?

von Robert am 03.04.2013 22:58

Nur mal so zwischendurch als Anmerkung:

Ich habe so eine Ahnung, wo die Positronen herkommen könnten, die hier gemessen wurden:
Spiegel-Online: Überraschend viel Antimaterie entdeckt

Wenn meine Hypothesevon der Rotverschiebung durch die Wechselwirkung von Photonen mit den Ergebnissen von Quantenfluktuationen (bei denen ja spontan Materie-Antimaterie-Paare entstehen) stimmt, könnten die beobachteten Positronen die Überbleibsel einer solchen Wechselwirkung sein. Vielleicht können sich die Positronen nicht mehr mit ihren Partenerteilchen (also den Elektronen) rekombinieren, wenn ihnen ein Photon in die Quere kommt und dem Elektron einen Teil seiner Energie abgibt.

Das würde zugleich auch erklären, warum die beoachteten Positronen aus allen Richtungen gleichmäßig zu beobachten sind (passt in meine Kriterienliste).