Bestaat donkere materie uit zwarte gaten?

Ik ga een hele eenvoudige ruwe schatting doen.

Volgens deze afbeelding is 1 op 260 sterren minimaal 10 keer zo massief als de zon.



Grotere sterren leven veel korter dan normale sterren omdat ze meer energie moeten produceren om de zwaartekracht te kunnen weerstaan. Stel de gemiddelde massieve ster leeft 100 miljoen jaar. De melkweg bestaat 13,4 miljard jaar. Dit zijn 134 perioden van 100 miljoen jaar. Voor iedere supermassieve ster zouden er dan 134 sterren zijn geweest die zijn geboren en opgebrand. Stel iedere ster groter dan 10 zonnemassas wordt een zwart gat en dat onze zon een gemiddelde ster is. Stel dat de gemiddelde massieve ster 20 keer zo massief is als de zon. Wat is dan het massa percentage van de massieve sterren tov alle sterren?

Massapercentage = 1*20 / (259*1 + 1*20) * 100% = ( 20 / 279 ) * 100% = 7,2%

Stel de helft van de massa van deze sterren wordt in een supernova weggeblazen en de andere helft wordt een zwart gat, dan is de massa van het gevormde zwarte gat gemiddeld 10 zonnemassa's. Voor iedere massieve ster zouden er dan 134 zwarte gaten gevormd moeten zijn met een gemiddelde massa van 10 zonnemassa's.

massapercentage zwarte gaten tov normale sterren = 134*10 / (259*1 + 1*20 + 134*10) *100% = 82%

Ik heb dan sterrenstof niet meegenomen. De totale massa van zwarte gaten zou dan meer dan 5 keer meer zijn dan de totale massa aan sterren. Volgens wetenschappers is er 5 keer meer donkere materie dan normale materie. Mijn berekening is een ruwe berekening en ik heb wat aannames gemaakt die sterk afwijken van wat echt is. Misschien ga ik in de nabije toekomst wel een serieuze berekening maken, maar dan heb ik wel veel betere input data nodig. Wat denk je? Bestaat donkere materie uit zwarte gaten? Zou dit kunnen kloppen?

quote:

Op dinsdag 22 december 2015 14:12 schreef polderturk het volgende:
Ik ga een hele eenvoudige ruwe schatting doen.

Volgens deze afbeelding is 1 op 260 sterren minimaal 10 keer zo massief als de zon.

[ afbeelding ]

Grotere sterren leven veel korter dan normale sterren omdat ze meer energie moeten produceren om de zwaartekracht te kunnen weerstaan. Stel de gemiddelde massieve ster leeft 100 miljoen jaar. De melkweg bestaat 13,4 miljard jaar. Dit zijn 134 perioden van 100 miljoen jaar. Voor iedere supermassieve ster zouden er dan 134 sterren zijn geweest die zijn geboren en opgebrand. Stel iedere ster groter dan 10 zonnemassas wordt een zwart gat en dat onze zon een gemiddelde ster is dat NIET een massieve ster is . Stel dat de gemiddelde massieve ster 20 keer zo massief is als de zon. Wat is dan het massa percentage van de massieve sterren tov alle sterren?

Massapercentage = 1*20 / (259*1 + 1*20) * 100% = ( 20 / 279 ) * 100% = 7,2%

Stel de helft van de massa van deze sterren wordt in een supernova weggeblazen en de andere helft wordt een zwart gat, dan is de massa van het gevormde zwarte gat gemiddeld 10 zonnemassa's. Voor iedere massieve ster zouden er dan 134 zwarte gaten gevormd moeten zijn met een gemiddelde massa van 10 zonnemassa's.

massapercentage zwarte gaten tov normale sterren = 134*10 / (259*1 + 1*20 + 134*10) *100% = 82%

Ik heb dan sterrenstof niet meegenomen. De totale massa van zwarte gaten zou dan meer dan 5 keer meer zijn dan de totale massa aan sterren. Volgens wetenschappers is er 5 keer meer donkere materie dan normale materie. Mijn berekening is een ruwe berekening en ik heb wat aannames gemaakt die sterk afwijken van wat echt is. Misschien ga ik in de nabije toekomst wel een serieuze berekening maken, maar dan heb ik wel veel betere input data nodig. Wat denk je? Bestaat donkere materie uit zwarte gaten? Zou dit kunnen kloppen?

Ik heb een correctie doorgevoerd. Dat heb ik dikgedrukt. Gebaseerd op de afbeelding zou de massapercentages als volgt beter berekend kunnen worden.

Massapercentage massieve sterren tov alle sterren = 1*20 / (200*0,25 + 50*1,25 + 10*6 + 1*20) * 100% = ( 20 / 192,5 ) * 100% = 10,4%


massapercentage zwarte gaten tov normale sterren en zwarte gaten = 134*10 / (200*0,25 + 50*1,25 + 10*6 + 1*20 + 134*10) *100% = 87%

quote:

Op dinsdag 22 december 2015 15:00 schreef Inaithnir het volgende:
Je vergeet iets: de donkere materie is 5 keer zoveel materie als alle andere materie, INCLUSIEF de zwarte gaten. Dus zelfs als 82% van alle stermassa uit zwarte gaten bestaat, is de donkere materie nog steeds 5 keer meer dan dat.

Volgens de Hubblesite zouden er in onze melkweg van 100 miljard sterren 100 miljoen zwarte gaten zijn omdat 1 op de 1000 sterren massief genoeg zijn om tot zwart gat te vormen. Dit getal had ik ook eerder gehoord van professor Robbert Dijkgraaf. De site houdt er echter geen rekening mee dat de melkweg al 13,4 miljard jaar bestaat. Stel het aantal sterren dat zwaar genoeg is, is constant 1 op 1000, dan zou je dit aantal van 100 miljoen moeten vermenigvuldigen met de leeftijd van de melkweg gedeeld door de gemiddelde levensduur van zo een grote ster om te achterhalen hoeveel van deze sterren tot nu toe gevormd zouden moeten zijn. Er moeten immers genoeg sterren aangemaakt worden om de verhouding 1 op 1000 te behouden. In mijn berekening ging ik uit van 1 op 260 sterren en een gemiddelde levensduur van 100 miljoen jaar. Misschien is de gemiddelde levensduur wel korter of langer. Ook heb ik geen rekening gehouden met hoeveel een zwart gat gemiddeld groeit door massa accumulatie en hoeveel een zwart gat krimpt door Hawking straling. Ik had al gezegd dat het een ruwe berekening is.

Wetenschappers zijn op het idee van donkere materie gekomen omdat er volgens hun niet genoeg materie zou zijn om de sterrenstelsels zoals onze Melkweg bij elkaar te houden. Ze gingen uit van een veel lagere totale massa van de zwarte gaten. Als de totale massa van de zwarte gaten in en rond een sterrenstelsel inderdaad 5 keer zo hoog is als de totale normale massa, dan weet je dat er genoeg massa is om de sterrenstelsels bij elkaar te houden en dan weet je wat de donkere materie is.

http://hubblesite.org/exp(...)s/encyc_mod3_q7.html

quote:

How many black holes are there?

There are so many black holes in the Universe that it is impossible to count them. It's like asking how many grains of sand are on the beach. Fortunately, the Universe is enormous and none of its known black holes are close enough to pose any danger to Earth.

Stellar-mass black holes form from the most massive stars when their lives end in supernova explosions. The Milky Way galaxy contains some 100 billion stars. Roughly one out of every thousand stars that form is massive enough to become a black hole. Therefore, our galaxy must harbor some 100 million stellar-mass black holes. Most of these are invisible to us, and only about a dozen have been identified. The nearest one is some 1,600 lightyears from Earth. In the region of the Universe visible from Earth, there are perhaps 100 billion galaxies. Each one has about 100 million stellar-mass black holes. And somewhere out there, a new stellar-mass black hole is born in a supernova every second.

Supermassive black holes are a million to a billion times more massive than our Sun and are found in the centers of galaxies. Most galaxies, and maybe all of them, harbor such a black hole. So in our region of the Universe, there are some 100 billion supermassive black holes. The nearest one resides in the center of our Milky Way galaxy, 28 thousand lightyears away. The most distant we know of lives in a quasar galaxy billions of lightyears away.

Stel er zijn nu 100 miljoen sterren in de Melkweg die zwaar genoeg zijn om zwarte gaten te vormen als ze opgebrand zijn, dan zouden over 200 miljoen jaar (als de levensduur 100 miljoen jaar zou zijn) veel minder grote sterren over zijn. Om het aantal grote sterren constant te houden op ongeveer 100 miljoen, moeten er ook heel veel grote sterren voortdurend aangemaakt worden. Deze zullen over gemiddeld 100 miljoen jaar weer veranderen in zwarte gaten.

Ik zou wel wat meer reacties willen zien in dit topic

Ik wens jullie allen fijne dagen toe.

Ik heb zelf ook nog wat gegoogled. Volgens onderstaande link leven sterren die massiever zijn dan 8-12 keer dan de zon van enkele honderden duizenden jaren tot 30 miljoen jaar. Ik ga dit in een formule proberen te gieten.

Ns(Ms) : Aantal sterren met massa Ms
Nz : Aantal zwarte gaten
L : Leeftijd universum
T(Ms) : Levensduur ster afhankelijk van massa ster
Ms: Massa ster
Pz : Deel zware sterren die uiteindelijk zwarte gaten vormen
Ps : Het deel van de totale massa van de ster dat uiteindelijk een zwart gat wordt.
Mtz : Totale massa van alle zwarte gaten in zonnemassa's


Mtz = integraal(Ms*Ns(Ms)*L/T(Ms)*Pz*Ps)dMs

Waarbij de integraal loopt van 10 naar 150 zonnemassa's


https://en.wikipedia.org/wiki/Supergiant

quote:

Op zondag 27 december 2015 16:02 schreef polderturk het volgende:
Ik heb zelf ook nog wat gegoogled. Volgens onderstaande link leven sterren die massiever zijn dan 8-12 keer dan de zon van enkele honderden duizenden jaren tot 30 miljoen jaar. Ik ga dit in een formule proberen te gieten.

Ns(Ms) : Aantal sterren met massa Ms
Nz : Aantal zwarte gaten
L : Leeftijd universum
T(Ms) : Levensduur ster afhankelijk van massa ster
Ms: Massa ster
Pz : Deel zware sterren die uiteindelijk zwarte gaten vormen
Ps : Het deel van de totale massa van de ster dat uiteindelijk een zwart gat wordt.
Mtz : Totale massa van alle zwarte gaten in zonnemassa's


Mtz = integraal(Ms*Ns(Ms)*L/T(Ms)*Pz*Ps)dMs

Waarbij de integraal loopt van 10 naar 150 zonnemassa's


https://en.wikipedia.org/wiki/Supergiant

Ik heb overigens geen rekening gehouden met massa opname van zwarte gaten en hawking radiation. Dat kan ik in algemene termen opnemen in de formule.

quote:

Op zondag 27 december 2015 16:02 schreef polderturk het volgende:
Ik heb zelf ook nog wat gegoogled. Volgens onderstaande link leven sterren die massiever zijn dan 8-12 keer dan de zon van enkele honderden duizenden jaren tot 30 miljoen jaar. Ik ga dit in een formule proberen te gieten.

Ns(Ms) : Aantal sterren met massa Ms
Nz : Aantal zwarte gaten
L : Leeftijd universum
T(Ms) : Levensduur ster afhankelijk van massa ster
Ms: Massa ster
Pz : Deel zware sterren die uiteindelijk zwarte gaten vormen
Ps : Het deel van de totale massa van de ster dat uiteindelijk een zwart gat wordt.
Mtz : Totale massa van alle zwarte gaten in zonnemassa's


Mtz = integraal(Ms*Ns(Ms)*L/T(Ms)*Pz*Ps)dMs

Waarbij de integraal loopt van 10 naar 150 zonnemassa's


https://en.wikipedia.org/wiki/Supergiant

Ik heb een fout in de formule ontdekt. Ik ga die nog corrigeren.

Ns(Ms) : Aantal sterren met massa Ms
Nz : Aantal zwarte gaten
L : Leeftijd universum
T(Ms) : Levensduur ster afhankelijk van massa ster
Ms: Massa ster
Pz : Deel zware sterren die uiteindelijk zwarte gaten vormen
Ps : Het deel van de totale massa van de ster dat uiteindelijk een zwart gat wordt.
Mtz : Totale massa van alle zwarte gaten in zonnemassa's


Mtz = integraal(Ns(Ms)*L/T(Ms)*Pz*Ps)dMs

Waarbij de integraal loopt van 10 naar 150 zonnemassa's

Ik heb de integraal iets aangepast. Ik heb een Ms uit de integraal gehaald omdat ik al over Ms integreer. Als jullie nog wat zien, dan zie ik dat graag.

quote:

Op maandag 28 december 2015 11:53 schreef HardMetal het volgende:

[..]

Waarom negeer je mijn post waarin ik aangeef dat de oplossing voor de ontbrekende massa buiten de zichtbare afmetingen van de melkwegstelsels moet liggen en niet verklaard kan worden door meer massa in de melkwegstelsels te plaatsen?

https://nl.m.wikipedia.org/wiki/Rotatiekromme

Je hebt gelijk over de verklaring voor waarom er donkere materie zou moeten zijn. Ik heb het ooit een wetenschapper horen zeggen en het verder nooit uitgezocht (maar misschien heb ik het verkeerd gehoord). Ik ben wat gaan googlen naar donkere materie distributie in sterrenstelsels en ik heb niet kunnen vinden dat er geen donkere materie in de binnenste delen van sterrenstelsel zijn. Volgens sommige bronnen is er wel donkere materie aanwezig.

De onderstaande formules voor donkere materie distributie lijken zelfs te suggeren dat de dichtheid van donkere materie groter wordt naarmate je dichterbij de kern van sterrenstelsels komt (rho(r) is dichtheid op afstand r van de kern)





De onderstaande formule hoort bij dwerg sterrenstelsels:



Van Wikipedia:

In the NFW profile, the density of dark matter as a function of radius is given by:



where ρ0 and the "scale radius", Rs, are parameters which vary from halo to halo.

Nog een ander stuk uit Wikipedia

The Navarro-Frenk-White profile:[4]



is often used to model the distribution of mass in dark matter halos. Theoretical dark matter halos produced in computer simulations are best described by the Einasto profile:[5]



Volgens Einasto is er geen dark matter op r=0 maar overal daarbuiten wel. Bij de NFW profile gaat dark matter dichtheid naar oneindig bij r=0.

Nu wil ik ingaan op je opmerking over dat we de grote hoeveelheid zwarte gaten nog nooit waargenomen hebben. We kunnen nog niet heel veel zwarte gaten waarnemen. We kunnen het waarnemen als er bijvoorbeeld een zwart en een ster om elkaar heen draaien en het licht dat daarvan af komt met spectro analyse te bekijken. Een zwart gat van 10 zonnemassa's heeft maar een diameter van 30 km. Het is heel lastig zoiets te zien op een afstand van vele lichtjaren. We hebben niet zo heel lang geleden nog nieuwe objecten in de Kuiper gordel ontdekt die veel groter zijn en in ons zonnestelsel aanwezig zijn.

http://www.scientificamer(...)s-at-milky-way-core/

http://www.scientificamer(...)r-or-hidden-pulsars/

http://web.mit.edu/redingtn/www/netadv/specr/012/node7.html

https://ned.ipac.caltech.(...)azin/Sarazin2_7.html

https://astro.uni-bonn.de/~uklein/research/dm.html

https://www.google.nl/web(...)tion%20in%20galaxies

https://en.wikipedia.org/wiki/Dark_matter_halo

https://en.wikipedia.org/(...)2%80%93White_profile

Dit is een interessante afbeelding

Maar 0,5% van de totale massa bestaat uit sterren. Het overgrote deel van de normale massa bestaat uit waterstof en helium. Deze hoeveelheid is 8x zoveel als de totale massa van alle sterren. Ik had eerder geschat dat de massa van zwarte gaten 6 keer hoger kan zijn dan de totale massa van de sterren. Ik had een gemiddelde levensduur voor de grote sterren genomen van 100 miljoen jaar. De levensduur blijkt echter veel korter te zijn, waardoor er mogelijk meer zwarte gaten zijn gevormd. Maar als sterformatie op dezelfde snelheid door zou gaan, dan zouden we binnen 14 miljard jaar niet genoeg waterstof en helium meer kunnen hebben om nog sterren te vormen. Misschien zullen we nog eerder door de voorraad heen zijn. De normale sterren zoals onze zon zullen dan nog 10 miljard jaar doorbranden. Rode dwerg sterren zouden nog wel biljoenen jaren kunnen doorbranden.

Bij zwarte gat verdamping (Hawking straling) komen o.a. protonen, neutronen en elektronen vrij. Misschien dat hieruit weer de bouwstoffen voor sterren gevormd gaan worden in de toekomst. Misschien krijgen we wel een jojo effect dat voor altijd door zal gaan.

Waterstof en Helium wordt omgezet in sterren, waardoor minder waterstof en helium. Massa zwarte gaten neemt toe doordat grote sterren uiteindelijk zwarte gaten vormen. Zwarte gaten worden weer kleiner door Hawking straling, de Hawking straling levert de bouwstoffen voor waterstof en helium waardoor er weer sterren gevormd kunnen worden. De grote sterren kunnen uiteindelijk weer zwarte gaten vormen waardoor de massa van zwarte gaten weer toeneemt etcetera etcetera. Net als een dikke vrouw die constant op dieet gaat en na dat dieet zich weer volvreet. .



https://en.wikipedia.org/wiki/Red_dwarf

quote:

Op woensdag 13 januari 2016 19:30 schreef Molurus het volgende:
Hmmm.. ik zit net even bij te lezen over elliptische sterrenstelsels, dit is best interessant:

https://nl.wikipedia.org/wiki/Elliptisch_sterrenstelsel

[..]

Een verklaring voor deze afwezigheid van donkere materie wordt niet gegeven.

Zou het kunnen dat we onze waarnemingen van spiraalsterrenstelsels gewoon verkeerd interpreteren, en dat donkere materie geheel niet bestaat?

Dank voor je link. Ik heb meer ondersteunend bewijs voor de theorie gevonden. Er worden nauwelijks nieuwe sterren gevormd in elliptische sterrenstelsels, dus er worden ook geen superzware sterren gevormd die kunnen veranderen in zwarte gaten als ze opgebrand zijn.

quote:

In de meeste elliptische stelsels komt weinig interstellaire materie voor en heeft er geen recente stervorming plaatsgevonden. De sterren in elliptische sterrenstelsels zijn doorgaans veel ouder dan die in spiraalvormige sterrenstelsels en ze vertonen een tragere en minder gestructureerde rotatie. Elliptische sterrenstelsels komen vooral voor in de binnendelen van clusters van sterrenstelsels.

Interessant nieuws.

http://www.nu.nl/wetensch(...)rum-van-melkweg.html

quote:

Mogelijk nieuw zwart gat ontdekt in centrum van Melkweg

Wetenschappers hebben mogelijk een nog onbekend zwart gat ontdekt in het centrum van de Melkweg.
Het zwarte gat zou worden verhuld door een gaswolk die ronddraait op 200 lichtjaar afstand van het Melkwegcentrum.

In dit gebied bevindt zich ook een al langer bekende superzwaar zwart gat met de naam Sagittarius A*.

Dat melden Japanse astronomen in het wetenschappelijk tijdschrift Astrophysical Journal Letters.

Gasmoleculen
De wetenschappers kwamen tot hun bevindingen op basis van beelden van de gaswolk in het Melkwegcentrum, die zijn gemaakt met behulp van twee Japanse telescopen. De beelden tonen aan dat de snelheden van gasmoleculen in de wolk bijzonder sterk variëren.

Dat wijst erop dat het gas wordt aangedreven door een groot object dat wordt verhuld door de wolk, zo meldt nieuwssite Science Now.

Middelzwaar
Uit computersimulaties blijkt dat het gedrag van de gaswolk het beste kan worden verklaard door de aanwezigheid van een zwart gat met een massa die 100.000 keer groter is dan die van de zon. Het zou dan gaan om een 'middelzwaar' zwart gat. Het nabijgelegen zwarte gat Sagittarius A heeft een veel grotere massa: 4 miljoen zonsmassa's.

Volgens de Japanse wetenschappers is het in theorie mogelijk dat de twee zwarte gaten in het Melkwegcentrum ooit zullen samensmelten tot één groot zwart gat.

Ik heb het in een documentje gegoten en ik heb de formules erbij gezet. Grote sterren blijken gemiddeld maar 10 miljoen jaar te leven. Dus ik heb dat aangepast. Als er iets volgens jou niet klopt, dan hoor ik het graag.