Gravitationsbindungsenergie als Alternative zur Dunklen Materie?

Als ich über diese Frage nachdachte: Casimir-Effekt und negative Masse und insbesondere die Antwort von John Rennie, "da die Masse eines gebundenen Systems etwas geringer ist als die Masse seiner Teile", dachte ich: "Diese Aussage gilt sogar für ein gravitativ gebundenes System ?"

Wenn wir m1 und m2 so nahe beieinander haben, dass ihre gravitative Wechselwirkung nicht vernachlässigbar ist, hat das System aus m1 und m2 ein Gesamtgewicht von weniger als m1 + m2 ?

Wenn dem so ist, wenn wir 2 Galaxien betrachten, da jede Galaxie aus Massen (M) und Gravitationsbindungsenergie zwischen diesen Massen (E) besteht, ist es möglich, dass die Gravitationsanziehung zwischen diesen 2 Galaxien proportional zu (M1 + E1/c ^2) * (M2 + E2/c^2) ? (mit E1 und E2 < 0)

Beim Googeln "Gravitationsbindungsenergie als Alternative zur Dunklen Materie" habe ich das gefunden, was für die Diskussion relevant sein sollte: Eine Erklärung für Dunkle Materie und Dunkle Energie im Einklang mit dem Standardmodell der Teilchenphysik und der Allgemeinen Relativitätstheorie

Stellen Sie sich eine Galaxie als ein 3D-Schwarzes Loch und eine 2D-Scheibe vor. Die Wechselwirkung geht von isotrop zu anisotrop, je weiter man sich in der Scheibe befindet. Die Dimensionsreduktion der Bindungsenergie bringt eine stärkere Wechselwirkung.
Es ist genau wie bei dem Gravitomagnetismus , nach dem die Leute immer wieder fragen – all diese Effekte sind viel zu gering (allgemein Ordnung ( v / C ) 2 ∼ 10 − 6 ) arbeiten.

Antworten (2)

Es ist keine Erklärung, weil es als Effekt um viele Größenordnungen zu klein ist und in die falsche Richtung geht. Dunkle Materie verstärkt den Gravitationseinfluss von Galaxien.

Näherungsweise könnte man annehmen, dass die Bindungsenergie (die negativ ist) höchstens gleich der Gravitationspotentialenergie ist. Teilen Sie das durch C 2 ergibt dann eine Korrektur der schweren Masse. Die Größe des Effekts ist also ungefähr

Δ M M ∼ − G M R C 2
Für eine Galaxie wie die Milchstraße ist die Masse, einschließlich dunkler Materie, ungefähr 10 12 M ⊙ in einem Umkreis von 100 kpc. Der obige Bruch ist − 5 × 10 − 7 .

OK danke. Was ist mit dem zitierten Artikel? Insbesondere „haben Berechnungen gezeigt, dass die Feld-Selbstwechselwirkung die Bindung von Materie innerhalb massiver Systeme erhöht, was für die Dynamik von Galaxien und Haufen verantwortlich sein könnte, ohne dunkle Materie hervorzurufen.“
Es hängt irgendwie mit der positiven Energie von Gravitonen zusammen?

Diese Aussage über "irgendein gebundenes" System ist ungenau. Die Masse einiger gebundener Systeme kann aufgrund von Abstoßungskräften zwischen den Teilen größer sein als die Summe der Massen ihrer Teile. Zum Beispiel ist die Masse des Kerns von Uran 235 größer als die Summe der Massen seiner Zerfallsprodukte, wegen der ausreichend starken EM-Abstoßungskräfte zwischen Protonen.

Natürlich erwarten wir für die Schwerkraft nicht, dass solche abstoßenden Kräfte beteiligt sind. Die Schwerkraft ist bekanntlich immer anziehend, daher ist die Gesamtenergie eines rein gravitativ gebundenen Systems niedriger als die Energie von Teilen in einem zerlegten Zustand.

Wenn wir m1 und m2 so nahe beieinander haben, dass ihre gravitative Wechselwirkung nicht vernachlässigbar ist, hat das System aus m1 und m2 ein Gesamtgewicht von weniger als m1 + m2 ?

Es ist möglich, obwohl wir dafür nicht so direkte experimentelle Beweise haben wie für nukleare und elektromagnetische Kräfte, und die Schwerkraft einige sehr unterschiedliche Eigenschaften von anderen Wechselwirkungen hat.

Aber die Extrapolation macht Sinn; Wenn es dem System befiehlt, seine potenzielle Gravitationsenergie zu verringern, muss es sie irgendwie loswerden. Zum Beispiel über EM-Strahlung. Dies sollte seine Gesamtmasse verringern.

Unter der Annahme, dass dies zutrifft, hilft uns dies immer noch nicht, Rotationskurven von Galaxien besser zu erklären als dunkle Materie, da Beobachtungen darauf hindeuten, dass mehr Gravitationsmasse vorhanden ist als die Summe der beobachteten sichtbaren Massen, wenn man nur die Newtonsche Gravitation annimmt, nicht weniger.

Aber hypothetisch, wenn einige schwache Abstoßungskräfte mit großer Reichweite zwischen Sternen / Teilen von Galaxien vorhanden wären, analog zu Abstoßungskräften zwischen Protonen im Urankern, hätte der gebundene Zustand (Galaxie) eine größere Energie als mit Gravitationskräften allein zu erwarten wäre.

Vielleicht könnte diese Energiezunahme und die implizierte Zunahme der Gravitationsmasse und ihrer Schwerkraft ausreichen, um die Rotationskurven zu erklären, aber ich habe keine Berechnungen dazu durchgeführt.

@safesphere ja, ich stimme zu, ich habe implizit angenommen, dass wir über gebundene Systeme sprechen, die die Bindungsenergie durch Strahlung oder auf andere Weise verloren haben.
Sonst wäre das System in der Newtonschen Mechanik nicht "gebunden". Bei Schwarzen Löchern kann es so sein, wie Sie sagen, dass die Bindungsenergie nicht herauskommt.
Hmm. Ihre Aussage „natürlich erwarten wir wegen der Schwerkraft nicht, dass so abstoßende Kräfte beteiligt sind“ ließ mich sofort denken „Hey, aber was ist mit dunkler Energie ? Das ist eine scheinbar abstoßende Kraft!“ Ich spiele nur Devils Advocate. Ich denke fast, Sie müssen jemanden ködern, um zu antworten.
Gravitationsbindungsenergie als Alternative zur Dunklen Materie?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v