Warum wir die Dunkle Materie brauchen

 Wie sind die großen Strukturen des Kosmos entstanden, die Galaxien und die Galaxienhaufen?

In den ersten 50 000 Jahren nach dem Urknall war die Energiedichte der Strahlung größer als die Energiedichte der Materie (welcher auch immer). Vereinfacht gesagt: Die große Hitze hat alles zerstört, was sich zufälligerweise hätte bilden können.

Danach überwog die Energiedichte der Materie und alles, was Schwerkraft hatte, konnte sich unter dem eigenen Gewicht zusammenziehen.

Aber die Schwerkraftunterschiede damals, 50 000 Jahre nach dem Urknall, waren extrem klein. Auf die Schwerkraft auf der Erdoberfläche bezogen (also auf 1 g), wären das Schwerkräfte wie bei  Abständen von 300 Mill km von der Erde. Und das bei damaligen Größenordnungen von 300 Quadrillionen km (das ist eine Zahl mit 15 Nullen).

Was heißt das? Das Eigengewicht der ersten Strukturen war so klein, dass es kaum eine Chance gab gegen die Ausdehnung des Kosmos und andere Störungen anzukommen. Allein die elektrischen Kräfte zwischen den Elektronen und Ionen des heißen Plasmas waren zigfach größer als alle gravitativen Kräfte.

Und Elektronen und Ionen sollten ja durch die Eigenschwerkraft Strukturen bilden!

Also: Eigentlich dürfte es uns heute nicht geben. Es sei denn, im Kosmos gibt es etwas, was Schwerkraft ausüben kann, gravitative Strukturen verstärken kann, aber eben nicht mit den geladenen Objekten wie Elektronen und Ionen wechselwirken kann, d.h. die zerstörerischen Kräfte der Ladungen gar nicht spürt.

Ein Großteil der Masse unseres Kosmos muss also aus Materie bestehen, die nicht mit Strahlung wechselwirken kann, also dunkel ist, ungeladen ist aber trotz allem Schwerkraft erzeugt.

Nun man ahnt es schon: Das ist die Dunkle Materie DM.

Nur DM konnte die "zarten" gravitativen Strukturen, die zu Galaxien und Galaxienhaufen werden, verstärken und gegen Strahlung und Ladung absichern.

Kandidaten dazu wären die Neutrinos. Da diese sehr schnell sind, spricht man von H-DM, von heißer DM.

Modellrechnungen zeigen, dass man damit nur riesige Strukturen wie Superhaufen erklären könnte. Galaxien erfordern kalte DM, C-DM. Und woraus die besteht, das wissen wir nicht.

Ich möchte versuchen, die Dichteangaben einmal zu veranschaulichen:

Stellen wir uns einen Würfel mit der Kantenlänge 1 km vor. Den kann man gut in das Stadtzentrum von Kassel stellen. Er geht dann von der Uni am HoPla zum Rathaus und weit rüber nach Rothenditmold...und ist 1 km hoch.

In einem solchen Würfel sind im Mittel im Kosmos 0,4 Billionstel Milligramm normale Materie, 2,2 Billionstel Milligramm Dunkle Materie und 4,5 Billionstel Milligramm Dunkle Energie.

Verdammt leer der Kosmos....

Wir sind die Spitze des Eisbergs (Zahlen leicht überholt), Bild: Weltmaschine, CERN