Begründung für beschleunigte Expansion

[Pegasus001]

Zentrifugalkraft...

vielleicht gibt es gar keine Dunkle Energie ......

Hallo.

Trotz des hier doch manchmal recht rauhen Tonfalls wage ich mich doch auch einmal zu Wort.

Und das kurz und bündig...

Was spricht dagegen, dass unser Universum zum Zeitpunkt des Urknalls nicht nur einen Impuls zur Expansion erhalten hat, sondern auch einen Drehimpuls zur Rotation?

Wäre die daraus entstehende Zentrifugalkraft nicht eine denkbare Erklärung für die dunkle Energie, die unser Universum beschleunigt expandieren lässt?

Und wenn nicht, wo ist mein Denkfehler?

mfg
Thomas Blang

(aktuell den Kopf einziehend um den virtuellen Schlägen möglichst wenig Angriffsfläche zu bieten)

 

[Orbit]

Hallo pegasus001
Willkommen im Forum.

Das Modell eines rotierenden Universums wurde in diesem Forum schon mehrmals diskutiert. Die beste Diskussion war m.E. diese:
http://www.astronews.com/forum/showthread.php?t=2800&highlight=G%F6del-Universum
Ein rotierendes Universum sei grundsätzlich möglich, ist das Fazit dort. Das hat sogar Einstein einsehen müssen, welcher gegen die Berechnungen eines RT-konformen rotierenden Universums seines Freundes Kurt Gödel keine Argumente finden konnte.

Daraus nun aber auf eine Zentrifugalkraft zu schliessen, welche die beschleunigte Expansion erklären könnte, ist wohl falsch; denn ein sich ausdehnendes rotierendes System würde ja immer langsamer rotieren.

Orbit

 

[mineralkerbe]

Zudem ist auch die, prügelt mich wenn ich mich irre, Geschwindigkeit von Sternen
am äußeren Rand von Galaxien, die ohne Dunkle Materie in den Rechnungen
langsamer sein sollte, (bisher) nur durch ihre Existenz zu begünden.

Aber die Idee find ich irre, muss mir die Diskussion mal anschauen wenn ich
Zeit habe. Danke für den Link Orbit

 

[Orbit]

...die ohne Dunkle Materie...

Wir reden hier gerade von dunkler Energie, welche nach dem derzeitigen Modell die beschleunigte Expansion des Universums bewirken soll. Dunkle Materie in den Galaxien ist ein anderes Thema.
Orbit

 

[Pegasus001]

Hallo pegasus001
Willkommen im Forum.

...denn ein sich ausdehnendes rotierendes System würde ja immer langsamer rotieren.

Orbit

Hallo Orbit.

Danke für den Link, ich werde ihn mir nachher gleich zu Gemüte führen.

Die Verlangsamung bei einem sich ausdehnenden rotierenden System ist mir natürlich auch in den Sinn gekommen.

In der gleichen Sekunde haben sich aber wesentlich essentellere Fragen gestellt. Vor allem die Frage...Verlangsamung...gegenüber WAS? Rotation in Verhältnis zu WAS?

Ich bin mir einfach nicht sicher, ob man alle Gesetze der Fliehkraft, die in einem in unserem Universum EINGEBETTETEN System 1:1 auf das/ein NICHT EINGEBETTETES Universum übernehmen kann?!?

War ja auch nur ein Gedanke, der zugegebenermaßen noch recht unausgegoren ist.

Nur noch soviel...

Wenn das Universum rotiert, wo ist die Achse, bzw bei einer mehrdimensionalen Rotation (um mehrere Achsen, ich rede hier nicht von irgendwelchen "Hyperräumen" oder gefalteten Dimensionen) der zentrale Drehpunkt?

Ist gar eine Rotation um mehrere sich nicht treffenden Achsen möglich?

Wenn es einen Drehpunkt gibt, sollte hier ja die Schwerkraft überwiegen und Masse sich eher ballen. Übersetzt auf ein Drehmodell würde das jedoch bedeuten, dass die Beschleunigung nach aussen wieder zunimmt.

<nachträgliche ergänzung>Oder unsere 4dimensionale Raumzeit ist tatsächlich die "Oberfläche" eines 5dimensionalen Universums, quasi die Ballonhaut. In dem Fall wäre der zentrale Rotationspunkt von unserem Universum aus unerreichbar im Zentrum dieses Ballons. In dem Fall müssten eine oder mehrere Rotationsachsen auch unser Universum durchdringen. </nachträgliche ergänzung>

Dies würde den Energieerhaltungssatz ja auch nicht widersprechen. (Pirouetteneffekt, wenn die Tänzerin bei der Pirouette die Arme ranzieht. Auch da ist an den unveränderten Körperteilen eine sich steigernde Beschleunigung zu spüren.)

Nun setze ich jedoch bei diesen ganzen Betrachtungen ja allgemein gültige Naturgesetze voraus. Ob das so ohne weiteres möglich ist, habe ich weiter oben ja schon selber angezweifelt. Hierzu müsste man das System Universum ja von aussen betrachten. Ob das überhaupt möglich ist, sei mal dahingestellt.

Des weiteren stellt sich ja auch die Frage, ob es überhaupt einen Drehimpuls geben kann, wenn dieser keine Relation hat? Damit meine ich folgendes:

Sofern das Universum in irgend etwas eingebettet ist, kann es natürlich im Verhältnis dazu rotieren. Aber was ist, wenn es nirgendwo eingebettet ist und demzufolge keine Rotation geben kann. Einfach mangels eines Mediums, zu dessen Verhältnis es rotieren kann?

Aber bevor ich hier noch mehr Blödsinn verzapfe lese ich erst mal den von Dir freundlicherweise zur Verfügung gestellten Link durch.

Vielen Dank für die freundliche Begrüßung.

mfg
Thomas Blang

 

[Bynaus]

Dieser Artikel hier:

http://blogs.discovermagazine.com/c.../has-fermi-seen-new-evidence-for-dark-matter/

(hier das zugehörige Preprint: http://arxiv.org/abs/0910.4583)

...hat mich gerade auf eine Idee gebracht, wie die beobachtete Beschleunigung der Expansion durch die DE zustande kommen könnte.

Was, wenn die Annihilation von DM-Teilchen, wie sie Fermi gemäss dem Artikel vielleicht beobachtet hat, den Massenanteil der DM mit zunehmendem Alter des Universums immer stärker verringert? Wenn die DM in Strahlung umgewandelt wird, die sich anschliessend isotropisch im Universum verteilt, dann nimmt die Anziehungskraft zwischen den Galaxien ab (oder?). Wenn es nun ein allgemeines DE-"Feld" gibt, das eine (von mir für dieses Gedankenexperiment kontinuierlich angenommene) Expansion des Universums bewirkt, würde eine lineare Abnahme der DM-Masse in allen Galaxien eine exponentielle Abnahme der Anziehungskraft zwischen ihnen bewirken*, und die DE könnte somit die Expansion des Universums stärker vorantreiben (exponentiell beschleunigt).

*Da F = G*M*m/R^2 -> G*(x*M)*(x*m)/R^2 -> F = G*(x^2)*M*m/R^2 => F hängt quadratisch von x ab. (mit x = Faktor der linearen Abnahme der DM durch Annihilation = Umwandlung in Gammastrahlung)

Die Frage, die sich mir jetzt stellt, ist: Ist x gross genug, um die beobachtete Beschleunigung der Expansion zu erklären?

 

[Orbit]

Die Frage, die sich mir jetzt stellt, ist: Ist x gross genug, um die beobachtete Beschleunigung der Expansion zu erklären?

Gemach, gemach...
Ich würde vorläufig noch bei den Fragen verweilen, ob es
1. die beschleunigte Expansion überhaupt gibt und
2. Fermi wirklich eine Anihilation von DM beobachtet hat.

Orbit

 

[Nathan5111]

Was, wenn die Annihilation von DM-Teilchen, wie sie Fermi gemäss dem Artikel vielleicht beobachtet hat, den Massenanteil der DM mit zunehmendem Alter des Universums immer stärker verringert?

Mit DER Idee könnte ich mich anfreunden.

 

[Orbit]

Mit DER Idee könnte ich mich anfreunden.

Nur ist das leider nicht von Belang.

 

[FrankSpecht]

Was, wenn die Annihilation von DM-Teilchen, wie sie Fermi gemäss dem Artikel vielleicht beobachtet hat, den Massenanteil der DM mit zunehmendem Alter des Universums immer stärker verringert?

Dann müßten frühe Galaxien in den äußeren Bereichen schneller rotieren als späte, oder? Wird das beobachtet?

 

[TomTom333]

nicht nur dass, sie muessten auch auseinander fliegen, da ja >angeblich< die DM alles in einer Galaxy zusammen haelt.

So einfach ist das sicher nicht!

Tom

 

[Bynaus]

Die Frage ist, wie stark sich das auswirkt. Es könnte ja sein, dass die Verringerung der DM durch die Annihilation so klein ist, dass es sich nicht gross auf die Umlaufgeschwindigkeit der Galaxien auswirkt (DM macht ja immerhin ~80% der Galaxienmasse aus...). Erst über die sehr grossen, kosmologischen Distanzen wirkt sich dann die kumulative, langsame Massenverringerung von Milliarden von Galaxien aus. Die Beschleunigung der Expansion ist ja an sich ein sehr kleiner Effekt.

Deshalb frage ich mich ja auch, welche Grössenordnung die von der Gammastrahlung freigesetzte Strahlungsenergie wohl hat. Ohne diese Information bringt das spekulieren eigentlich nicht so viel.

 

[mac]

Hallo Bynaus,

aus meiner Sicht enthält Dein Gedankengang einen prinzipiellen logischen Fehler.
Die Umwandlung von DM in Photonen ist zunächst ohne Einfluß auf die Gravitation. Die Ursache für Gravitation ist Energie in Form von Masse oder Photonen. Es (dieser von Dir vermutete Zusammenhang) kann also zunächst mal keinen Unterschied ausmachen. Erst durch die Expansion werden Photonen langwelliger. Sie ‚transpherieren‘ den entsprechenden Energieanteil in die Expansion. Wenn dieser Austausch (er wäre ja bei einer denkbaren Kontraktion reversibel) überhaupt einen Einfluß auf das Gravitationspotential des Universums hätte, dann nur in der Form, daß die Abbremsung der Expansion abnimmt, niemals aber (für sich allein gesehen) zu einer Beschleunigung der Expansion führen kann.

Aus meiner Sicht wäre daher zunächst zu klären ob die Expansion einen mehr als geometrischen Effekt auf das Gravitationsfeld des Universums hat, das könnte ich mit meinem bisher erworbenen Wissen nicht beantworten, und wenn das der Fall sein sollte, ob die Datenlage auch mit einer nur verlangsamten Expansion noch ebenso gut erklärbar wäre. Niemals aber kann es, wenn man Deinem Gedankengang folgt, durch diesen Prozess allein zu einer Beschleunigung der Expansion kommen.


EDIT: Wenn Dein Gedankengang die Ursache für eine beschleunigte Expansion sein sollte, dann nur über den Weg, daß es eine expandierende Kraft im Universum gibt, die durch die Expansion weniger geschwächt wird, als die Gravitation durch die Wellenlängenänderung der Photonen.
Herzliche Grüße

MAC

 

[Ich]

Wenn Dein Gedankengang die Ursache für eine beschleunigte Expansion sein sollte, dann nur über den Weg, daß es eine expandierende Kraft im Universum gibt, die durch die Expansion weniger geschwächt wird, als die Gravitation durch die Wellenlängenänderung der Photonen.

Das ist eh der Fall. Materie (auch Dunkle) wird mit a^-3 verdünnt, Strahlung mit a^-4, und DE bleibt konstant. Ob Materie noch in Strahlung gewandelt wird oder nicht ändert qualitativ nichts am Gesamtbild.
Übrigens gravitiert Stahlung doppelt so stark wie Materie.

 

[Bynaus]

Die Umwandlung von DM in Photonen ist zunächst ohne Einfluß auf die Gravitation. Die Ursache für Gravitation ist Energie in Form von Masse oder Photonen.

Das ist mir bewusst. Die Photonen können aber, im Gegensatz zu den DM-Teilchen, die Galaxis verlassen, und tun es auch. Während diese Energie also vorher während Gy in der Galaxie "gefangen" war, so lange sie in der Form von DM vorlag, entkommt sie nun innert wenigen 100 ky in den intergalaktischen Raum. Sie wird diffuser, dh, die Energiedichte des Raumes nimmt nun schneller ab als sie durch die DE-verursachte Expansion ohnehin würde.

Wenn dieser Austausch (er wäre ja bei einer denkbaren Kontraktion reversibel) überhaupt einen Einfluß auf das Gravitationspotential des Universums hätte, dann nur in der Form, daß die Abbremsung der Expansion abnimmt, niemals aber (für sich allein gesehen) zu einer Beschleunigung der Expansion führen kann.

Aber genau das sage ich doch. Die DE lässt das Universum - nach der Idee, die ich hier mal probehalber vertrete - "eigentlich" konstant expandieren (nicht beschleunigt). Dabei wirkt die DE in die expandierend, die Gravitation kontrahierend. Wenn nun die Gravitation abnimmt, muss sich die Expansion beschleunigen. So, wie wenn man bei einem mit angezogenen Bremsen fahrenden Auto, dessen Bremsen plötzlich gelockert werden, eine Beschleunigung feststellen wird.

EDIT: @Ich:

Ob Materie noch in Strahlung gewandelt wird oder nicht ändert qualitativ nichts am Gesamtbild.

Doch: ~a^-1. Und das ist der Term, der dann für eine Beschleunigung sorgt.

Übrigens gravitiert Stahlung doppelt so stark wie Materie.

Warum? E=mc^2 muss ja auch für Strahlung gelten...

 

[mac]

Hallo Bynaus,

Aber genau das sage ich doch.

Stimmt. Ich hätte alle Beiträge nochmal durchlesen sollen und nicht nur aus dem Gedächtnis antworten sollen.

Das ist mir bewusst. Die Photonen können aber, im Gegensatz zu den DM-Teilchen, die Galaxis verlassen,

das macht nichts, damit verlassen sie nicht das Universum.

entkommt sie nun innert wenigen 100 ky in den intergalaktischen Raum. Sie wird diffuser, dh, die Energiedichte des Raumes nimmt nun schneller ab als sie durch die DE-verursachte Expansion ohnehin würde.

das 'diffuser werden', kann dabei keine Rolle spielen nur die Wellenlängenänderung, also die Änderung von a^-3 hin zu a^-4. Das dieser Prozess aber, sozusagen ersatzlos, auch das Gravitationpotential des Universums ändert, leuchtet mir nicht, zumindest nicht spontan, ein. Das kommt mir eher wie eine Verletzung der Energieerhaltung vor.

Ebensowenig leuchtet mir die a^3 Zunahme der DE ein. Also nicht, daß ich meine hier eine bessere Erklärung zu haben, aber das ist für mein derzeitiges (Un)Verständnis, eher sowas wie 'Reim Dich, oder ich Fress Dich!'.

Zugegeben, vor 40 Jahren ging es mir mit den Neutrinos nicht wesentlich anders.


@ Ich

Warum?

das hab' ich auch nicht verstanden.

Herzliche Grüße

MAC

 

[UMa]

Hallo Bynaus,

in der ART wirkt zusätzlich zur Masse/Energie auch noch der Druck gravitativ.
Eine Umwandlung von schweren (d.h. v<<c) in leichte (d.h. v~c) Teilchen würde also die gravitiative Abbremsung der Expansion verstärken.

Grüße UMa

 

[mac]

Hallo UMa,

in der ART wirkt zusätzlich zur Masse/Energie auch noch der Druck gravitativ.

wie stellt man dabei den Zusammenhang mit 'Druck' her?

Herzliche Grüße

MAC

 

[Ich]

Die DE lässt das Universum - nach der Idee, die ich hier mal probehalber vertrete - "eigentlich" konstant expandieren (nicht beschleunigt).

Lineare Expansion braucht keine DE. Massenträgheit reicht: was einmal expandiert, wird das auch weiter tun, wenn nicht eine "Kraft" einwirkt.

Warum? E=mc^2 muss ja auch für Strahlung gelten...

Ja, aber die relativistische Masse(ndichte rho) ist nicht der Quellterm für Gravitation. Dieser ist, in homogenen Koordinaten für eine perfekte "Flüssigkeit": rho+3*p.
Also
rho für Staub (p=0)
2*rho für Strahlung (p=1/3 rho)
-2*rho für DE (p=-rho)
Wenn rho=0, dann wirkt keine Gravitationskraft, weder abstoßend noch anziehend, und die Expansion macht weiter wie schon immer.

Doch: ~a^-1. Und das ist der Term, der dann für eine Beschleunigung sorgt.

Materiedominierte Expansion folgt a~t^(2/3), strahlungsdominierte a~t^(1/2). Beides gebremst, und nicht wirklich qualitativ unterschiedlich.

 

[Nathan5111]

Und ich frage mich ganz zwanglos, "Wo bitte bleibt die Strahlung, die dabei entsteht? Wer kann sie sehen oder messen? Welche Frequenzen und welche Intensität ist im Gespräch?"