3.1 Galaktische Rotationskurven: Anpassung ohne Dunkle Materie

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Terminologie und Konventionen: In diesem Abschnitt deuten wir die im äußeren Scheibenbereich beobachtete „zusätzliche Anziehung“ als Gemeinschaftswirkung generalisierter instabiler Teilchen (GUP), die während ihrer Lebensdauer eine statistische Tensorgravitation (STG) aufbauen und beim Zerfall bzw. bei der Annihilation ein lokales Tensorrauschen (TBN) in das Medium einspeisen. Wir fassen diese Wirkungen im Folgenden unter „instabile Teilchen“ zusammen. Das umgebende Medium im Kontext der Energy-Filament-Theorie (EFT) nennen wir Energie-Meer (Energy Sea). Ab hier verwenden wir ausschließlich die deutschen Langformen; die Abkürzungen erscheinen nur an dieser ersten Stelle.

I. Phänomene und Kernproblem

Viele Spiralgalaxien behalten weit außerhalb der hellen Sternscheibe hohe, nahezu flache Rotationsgeschwindigkeiten, obwohl dort wenig sichtbare Materie vorhanden ist und man fallende Geschwindigkeiten erwarten würde. Zwei bemerkenswert enge Regelmäßigkeiten treten dabei auf:

• Die sichtbare Masse und eine charakteristische äußere Geschwindigkeit folgen nahezu einer einzigen Relation mit sehr geringer Streuung.
• Bei jedem Radius entspricht die gesamte Zentripetalkraft der aus sichtbarer Materie resultierenden Zugkraft nahezu eins zu eins, ebenfalls mit kleiner Streuung.

Gleichzeitig unterscheiden sich die Kurvenformen deutlich: zentrale Kuspigkeit oder Kernhaftigkeit, verschiedene Plateau-Radien und -Höhen sowie feine „Textur“. Umgebung und Ereignisgeschichte prägen diese Unterschiede. Dennoch bleiben die beiden Relationen eng, was auf einen gemeinsamen Mechanismus hindeutet. Der klassische Ansatz fügt objektweise unsichtbare „Hüllen“ hinzu, erfordert häufig maßgeschneiderte Justagen und erklärt kaum, warum die Relationen bei vielfältigen Entstehungsgeschichten so eng bleiben.

Kernidee: Die zusätzliche Anziehung des Außenbereichs kann als statistische Antwort des Mediums entstehen – ohne zusätzliche Materie.

II. Mechanismusbild: eine Tensorlandschaft, drei Beiträge

1. Basale innere Neigung (sichtbare Materie)
   Sterne und Gas formen im Energie-Meer eine nach innen geneigte Tensorlandschaft, die die grundlegende Zentripetalführung setzt. Dieser Beitrag nimmt mit dem Radius rasch ab und kann alleine kein flaches Außen-Plateau stützen.
   Beobachtungsindikator: Je konzentrierter das Verhältnis Licht-zu-Masse und die Gasoberflächendichte, desto steiler der innere Anstieg.
2. Glatte additive Neigung (statistische Tensorgravitation)
   Instabile Teilchen prägen dem Tensorfeld während ihrer Lebensdauer winzige Zugbeiträge auf. Diese summieren sich in der Raumzeit zu einem glatten, anhaltenden Bias, der mit dem Radius nur langsam abnimmt.
   • Räumliche Glätte: Der Bias schwächt sich sanft ab und wirkt in der Außenscheibe weiter, sodass das Plateau getragen wird.
   • Kopplung an Aktivität: Die Stärke korreliert mit Sternentstehungsrate, Verschmelzungen oder Störungen, Gas-Zu-/Abflüssen sowie Scherung durch Balken und Spiralarme.
   • Selbstverriegelung: Mehr Nachschub und Durchmischung → höhere Aktivität → stärkerer Bias → die äußere Geschwindigkeits-Skala wird fixiert.
     Beobachtungsindikator: Flächen-SFR, Balkenstärke, Gasströme und Fusionsspuren korrelieren mit Plateauhöhe und -länge.
3. Textur kleiner Amplitude (lokales Tensorrauschen)
   Beim Zerfall oder bei der Annihilation injizieren instabile Teilchen breitbandige, gering kohärente Wellenpakete in das Medium. Der diffuse Hintergrund erzeugt kleine Welligkeiten und Linienverbreiterungen, ohne den mittleren Plateau-Level zu ändern.
   Beobachtungsindikator: Radio-Halos und -Relikte, diffuse Strukturen mit geringem Kontrast sowie „Körnigkeit“ in Geschwindigkeitsfeldern, verstärkt entlang von Fusionsachsen oder in Bereichen starker Scherung.

Radiale Zonierung (Intuition):

• Innen (R ≲ 2–3 R_d): sichtbare Führung dominiert; die statistische Tensorgravitation justiert fein → Entscheidung zwischen kuspig und kernartig.
• Übergang: vergleichbare Beiträge → die Kurve geht von steil zu flach über; der Umschlagsradius driftet mit Aktivität und Historie.
• Außen-Plateau: Anteil der statistischen Tensorgravitation wächst → hohes, ausgedehntes Plateau mit milder Textur.

Fazit: Das Plateau ergibt sich aus sichtbarer Führung plus statistischer Tensorgravitation; die kleinen äußeren Wellen stammen aus lokalem Tensorrauschen.

III. Herkunft der zwei „engen Relationen“

• Masse–Geschwindigkeit: nahezu eine Einzellinie
  Sichtbare Materie speist und „rührt“ das Medium auf. Dadurch entsteht die Gesamtaktivität instabiler Teilchen, welche die Geschwindigkeits-Skala des Plateaus festlegt. Sichtbare Masse und äußere Geschwindigkeit kovariieren somit aus derselben Ursache und zeigen geringe Streuung.
• Gesamtzug vs. sichtbarer Zug: nahezu eins zu eins radial
  Die gesamte Zentripetalkraft ist die Summe aus sichtbarer Führung und der glatten additiven Neigung durch die statistische Tensorgravitation. Innen dominiert das Sichtbare, außen wächst der glatte Anteil. Punkt für Punkt entlang des Radius entsteht so eine regelmäßige Abbildung von sichtbarer auf gesamte Zugkraft.
  Direkter Check: Bei festem Radius die dynamischen Residuen gegenüber Gas-/Staub-Scherung und diffuser Radiointensität kartieren; die Korrelation sollte gleichgerichtet sein.

Kernidee: Beide Relationen sind Projektionen – „Masse vs. Geschwindigkeit“ und „Radius vs. Zug“ – derselben Tensorlandschaft.

IV. Warum kuspige und kernartige Zentren koexistieren

• Einebnung („Abschleifen“): Langanhaltende Aktivität – Verschmelzungen, Starbursts, starke Scherung – lockert die lokale Tensorlandschaft und verringert die innere Neigung; Kerne entstehen.
• Straffung: Ein tiefes Potential mit stetigem Nachschub und moderater Störung stellt Kuspigkeit wieder her oder erhält sie.

Fazit: Kuspig und kernartig sind Endzustände desselben Tensor-Netzwerks unter unterschiedlichen Geschichten und Umgebungen.

V. Mehrband-Beobachtungen auf eine gemeinsame Tensor-Karte bringen (Vorgehen)

Gemeinsam zu kartieren:

• Höhe und radiale Ausdehnung des Rotations-Plateaus.
• Dehnung und zentrale Versetzung von Konvergenz-Isolinien der schwachen/starken Linse (Kappa, κ).
• Scherstreifen und nicht-gaussche Flügel in Gas-Geschwindigkeitsfeldern.
• Diffuse Intensität und Orientierung von Radio-Halos/-Relikten.
• Richtung von Polarisations-/Magnetfeldlinien als Tracer langfristiger Scherung.

Kriterien der Ko-Kartierung:

• Räumliche Ausrichtung: Die Muster kolokalisieren und ko-orientieren sich entlang von Fusionsachsen, Balken oder Tangenten zu Spiralarmen.
• Epochen-Konsistenz: In aktiven Phasen steigt zunächst der diffuse Hintergrund durch lokales Tensorrauschen; über Zeitspannen von zehn bis hundert Millionen Jahren vertieft bzw. verlängert sich anschließend das Plateau durch statistische Tensorgravitation. In ruhigen Phasen kehrt sich die Reihenfolge um.
• Bandübergreifende Kohärenz: Nach Korrektur mediumsabhängiger Dispersion stimmen die Richtungen von Plateau und Residuen über mehrere Bänder hinweg überein, weil die Tensorlandschaft sie festlegt.

VI. Testbare Vorhersagen (für Beobachtung und Fit operationalisiert)

1. P1 | Rauschen vor Schub (zeitliche Reihenfolge)
   Prognose: Nach Starburst oder Fusion steigt zuerst der diffuse Radio-Hintergrund (lokales Tensorrauschen). Über zehn bis hundert Millionen Jahre wachsen Höhe und Radius des Plateaus (statistische Tensorgravitation).
   Beobachtungsstrategie: Gemeinsamer Multi-Epochen-/Multi-Ring-Fit zur Messung der Verzögerung zwischen Hintergrundanstieg und Vertiefung/Erweiterung des Plateaus.
2. P2 | Umweltabhängigkeit (räumliches Muster)
   Prognose: Entlang starker Scherung oder Fusionsachsen sind Plateaus länger und höher; Geschwindigkeitsfelder zeigen ausgeprägtere „Körnigkeit“.
   Beobachtungsstrategie: Sektorielle Kurven und diffuse Profile entlang von Balken- und Fusionsachsen extrahieren und vergleichen.
3. P3 | Ko-kartierte Gegenprüfungen (multimodal)
   Prognose: Hauptachsen der κ-Konturen, Spitzen der Geschwindigkeits-Scherung, Radio-Streifen und dominierende Polarisationsrichtungen sind ausgerichtet.
   Beobachtungsstrategie: Vier Karten im selben Koordinatensystem registrieren und die Kosinus-Ähnlichkeit ihrer Vektoren berechnen.
4. P4 | Spektralform der Außenscheibe
   Prognose: Das Leistungsspektrum äußerer Geschwindigkeits-Residuen zeigt in mittleren bis niedrigen Frequenzen eine sanfte Neigung – typisch für breitbandiges, gering kohärentes lokales Tensorrauschen.
   Beobachtungsstrategie: Peak und Steigung des Residuen-Spektrums mit dem diffusen Radio-Hintergrund vergleichen.
5. P5 | Fit-Ablauf (Parameter-Ökonomie)
   Schritte:
   • Photometrie und Gas verwenden, um Priors für die basale innere Neigung der sichtbaren Materie zu setzen.
   • Sternentstehungsrate, Fusionsindikatoren, Balkenstärke und Scherung verwenden, um Priors für Amplitude und Skala der statistischen Tensorgravitation zu setzen.
   • Diffuse Radio-Intensität und -Textur verwenden, um Priors für die durch lokales Tensorrauschen verursachte Verbreiterung zu setzen.
   • Die gesamte Rotationskurve mit wenigen gemeinsamen Parametern fitten und anschließend per Ko-Kartierung mit Linsen- und Geschwindigkeitsfeldern verifizieren.
     Ziel: Ein Parametersatz für mehrere Datenmodi statt objektweiser „Hüllen“-Feinabstimmung.

VII. Anschauliche Analogie

Ein Konvoi mit Rückenwind. Die Motoren stehen für die sichtbare Führung. Der Rückenwind symbolisiert die statistische Tensorgravitation: Er nimmt mit der Distanz langsam ab, hält aber die Geschwindigkeit. Kleine Bodenwellen stehen für das lokale Tensorrauschen: Sie verleihen der Geschwindigkeitskurve eine leichte „Körnigkeit“. Zu steuern sind: Gas geben (Nachschub), „Straßenzustand“ (Scherung/Aktivität) und Dauer des Rückenwinds (Amplitude der glatten Neigung).

VIII. Verhältnis zu konventionellen Deutungen

• Anderer Erklärungsweg: Statt die zusätzliche Anziehung unsichtbarer Zusatzmaterie zuzuschreiben, deuten wir sie als statistische Reaktion des Mediums: glatte additive Neigung der statistischen Tensorgravitation plus Textur kleiner Amplitude durch lokales Tensorrauschen.
• Weniger Freiheitsgrade: Drei gleichursprüngliche Treiber – sichtbarer Nachschub, langfristiges Durchmischen und der resultierende Tensor-Bias – bestimmen den Ausgang und reduzieren objekt-spezifische Feinabstimmungen.
• Eine Karte, viele Projektionen: Rotationskurven, Gravitationslinse, Gas-Kinematik und Polarisation sind Projektionen derselben Tensorlandschaft.
• Inklusiver Ansatz: Eine künftig entdeckte Zusatzkomponente ließe sich als mikroskopische Quelle einordnen; für die Hauptmerkmale der Kurven reichen die statistischen Mediumseffekte bereits für einen einheitlichen Fit.

IX. Schlussfolgerung

Eine einzige Tensorlandschaft erklärt die äußere Flachheit, die zwei engen Relationen, die Koexistenz kuspiger und kernartiger Zentren sowie feine Texturunterschiede.

• Sichtbare Materie formt die basale innere Neigung.
• Die statistische Tensorgravitation legt eine glatte, langlebige, langsam abnehmende Zusatzneigung darüber, stützt die Außen-Geschwindigkeit und koppelt die Skala an die sichtbare Masse.
• Das lokale Tensorrauschen überlagert eine niederamplitudige „Körnigkeit“, ohne das Gesamt-Plateau zu verändern.

Zusammenfassend: Die Frage zu Rotationskurven verschiebt sich von „Wie viel unsichtbare Materie müssen wir hinzufügen?“ zu „Wie wird dieselbe Tensorlandschaft fortlaufend umgeformt?“. Unter diesem einheitlichen, mediumsbasierten Mechanismus sind Plateaus, enge Relationen, zentrale Morphologien und Umwelteinflüsse Facetten eines einzigen physikalischen Prozesses – keine getrennten Rätsel.