Big Bang - eine Singularität?

[mac]

Hallo Komet,

Was meiner Ansicht nach allerdings zutreffend wäre, wenn wir schon von einem Schwarzschildradius des Universums reden, so gäbe es lediglich Schwarzschild-Radien in den Clustern.

Das wird um so falscher, je kleiner die Strukturen werden.

Beim Horologium Supercluster (der größte bekannte) mit 1E17 Sonnenmassen, wäre der Schwarzschildradius 31000 Lichtjahre groß. der Cluster hat aber einen Durchmesser von 550 Millionen Lichtjahren. Der Schwazschildradius unserer Milchstrasse (1E12 Sonnenmassen) wäre kleiner als 1/3 Lichtjahr.

Der Grund dafür: Die (umschlossene) Masse wächst mit dem Kubik des Radius, der Schwarzschildradius wächst aber linear zur Masse. Dennoch gibt es kein Überholen, weil die Gravitation sich nur mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnt, der Raum aber schneller expandiert (beschleunigte Expansion), als die Gravitation hinterher kommt. => Ereignishorizont

Herzliche Grüße

MAC

 

[komet007]

Wie wäre es nun, wenn die Masse im sichtbaren Universum derart zunehmen würde, dass die Massenzunahme proportional zur Zunahme des Radius wäre? Das meine ich mit meiner Frage an Aragorn. In diesem Fall wäre die Schwarzschildmetrik auch auf das sichtbare Universum anwendbar.

Ja, es verhält sich nur seit gut 5 Mrd. umgekehrt. Der SR des Universums ist von dessen Massendichte abhängig. Diese Dichte wird allerdings von der Dunklen Energie immer weiter ausgedünnt, wodurch der SR immer weiter abnimmt und letztlich nur noch in den Clustern existiert.

 

[apfelsaft]

Warum geht man davon aus, dass der Kern des Big Bang (gibt es dafür einen Namen?) aus mehreren SL besteht und nicht nur aus einen einzigen?

 

[komet007]

Warum geht man davon aus, dass der Kern des Big Bang (gibt es dafür einen Namen?) aus mehreren SL besteht und nicht nur aus einen einzigen?

Nochmal: Eine Singularität hat nicht zwangsläufig etwas mit einem Schwarzen Loch zu tun. Als das Universum entstand, gab es noch keine Gravitation, deshalb kann man den Urnkall auch nicht mit einem Schwarzen Loch vergleichen. Es entstand mit der Gravitation erst ein Schwarzschildradius, aber wie Orbit ja bereits anmerkte, hat jeder massebehaftete Körper einen Schwarzschildradius. Auch dein Körper hat einen Schwarzschildradius, den kann dir sicherlich Mac ausrechnen. Würde dein Körper unterhalb dieses Radius schrumpfen, so entstünde ein Schwarzes Loch.

 

[Orbit]

Hallo mac

Das wird um so falscher, je kleiner die Strukturen werden.

Verstehe ich nicht.

... weil die Gravitation sich nur mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnt, der Raum aber schneller expandiert

Der Durchmesser des grossen von Dir erwähnten Clusters beträgt 169 Mpc. Quer durch den ganzen Cluster würde ein Beobachter also eine Fluchtgeschwindigkeit von 71 x 169 = 12000km/s beobachten. Das wäre nur 0,04 c. Nun ist aber keineswegs erwiesen, dass die Expansion innerhalb eines Clusters mit der Hubble-Konstanten gerechnet werden kann, vielmehr ist anzunehemn, dass es sich hier um ein gravitativ gebundenes System handelt, das möglicherweise überhaupt nicht expandiert, jedenfalls nicht nach dem Hubble-Gesetz.

Gruss Orbit

 

[Aragorn]

Und gibt es nicht doch eine Parallele zwischen SL und sichtbarem Universum, indem bei beiden der Radius proportional zu Masse ist, beide also der Schwarzschildmetrik gehorchen?

Mein Kenntnisse sind nicht ausreichend um das zu beurteilen. Daher vorab sorry, wenn jetzt Quatsch kommen sollte.

Wenn der Weltradius nahezu mit dem Schwarzschildradius übereinstimmt, heißt dies nicht, daß wir uns in einem SL befinden.
Der Raum dehnt sich im Friedmann-Modell aus, und allein die Gesamtenergie entscheidet über den weiteren zeitl. Verlauf der Ausdehnung des Universums.

Für k<0 (positive Gesamtenergie) wird sich das Weltall für alle Zeit grenzenlos weiter ausdehnen. Es wird dann für seine Insassen niemals wie das Innere eines SL aussehen (innerhalb eines SL ist jeder Beobachter in seiner räumlichen Bewegung stark eingeschränkt, und kann fast nur noch seine zeitliche Bewegung beeinflussen -> eine Punktsingularität ist ein zeitl. unendlich weit entfernter Punkt in der Zukunft).

Für k<1 (negative Gesamtenergie) vergrößert sich der Skalenfaktor auf einen Maximalwert und wird danach wieder kleiner. Nur dann könnte ein Beobachter in ferner Zukunft den Eindruck bekommen, er befinde sich in einem SL.
Im Gegensatz zum Inneren eines SL, gibt es aber dann keine blinkwinkelabhängige und extreme Blau-Rot-Verschiebungen. Ein Beobachter in ferner Zukunft sähe alles um sich herum nur blauverschoben. Der beobachtbare Welthorizont würde mit der Zeit immer größer bis beobachtbarer und tatsächlicher Welthorizont gleich groß sind (dann ist das Ende da und der Skalenfaktor gleich 0).

Außerdem wird er dann feststellen, daß die Lichtintensität nicht mehr dem 1/r^2 Gesetz folgt und es würden um ihn herum immer mehr Scheinsterne entstehen, die nur optische Doppelgänger von Sternen an jeweiligen gegenüberliegenden antipodischen Punkten darstellen.

Er kann imho also leicht feststellen, daß er sich in der hypothetischen Kontraktionphase nicht in einem SL befindet.

Das der Weltradius nahezu mit dem Schwarzschildradius übereinstimmt, ist imho nur der Fall, weil das Universum auf großen Skalen nahezu flach und der Skalenfaktor sich zeitlich langsam verändert.

Gruß Helmut

 

[Aragorn]

Da nun aber das Universum im Gegensatz zur Sonne der kurzsichtigen Beobachter expandiert und auch der sichtbare Ausschnitt mit der Zeit grösser wird, beginnt der Vergleich mit den kurzsichtigen Sonnenbeobachtern zu hinken.
Wie wäre es nun, wenn die Masse im sichtbaren Universum derart zunehmen würde, dass die Massenzunahme proportional zur Zunahme des Radius wäre? Das meine ich mit meiner Frage an Aragorn. In diesem Fall wäre die Schwarzschildmetrik auch auf das sichtbare Universum anwendbar.

Meines Wissens ist das anders:
Es ist zwar richtig, daß der sichtbare Ausschnitt größer wird (weil der Skalenfaktor größer wird). Gleichzeitig wird die innerhalb dieses Ausschnitts sichtbare Masse aber kleiner. Salopp gesprochen beschleunigt ein Objekt am Welthorizont infolge der Raumausdehnung bis es hinter diesem verschwindet. In ferner Zukunft werden Beobachter nur noch die Milchstrasse sehen, alle anderen extragalaktischen Systeme werden hinter dem Welthorizont verschwunden sein.

Gruß Helmut

 

[Orbit]

Aragorn
Falls Deine Lesart die offizielle wäre, dann müsste konsequenterweise die Anfangssingularität immer noch als Punktsingularität streng nach ART gesehen werden.
Davon ist man doch aber inzwischen abgekommen, indem man von einem ausgedehnten Anfangszustand spricht.

Ausserdem gäbe es m.E. Probleme mit der Gravitationskonstanten. Die müsste dann mit der Zeit immer grösser werden, wäre also in der Anfangszeit des Universums sehr viel kleiner gewesen.

Übrigens wollte auch Einstein selbst nicht auf Teufel komm raus an einer solchen Punktsingularität festhalten. In seinem faszinierenden Buch "Grundzüge der Relativitätstheorie" schreibt er:

Bei gossen Feld- und Materie-Dichten wird den Feldgleichungen und darüber hinaus den in dieselben eingehenden Feldvariabeln keine reale Bedeutung beizumessen sein. Man darf deshalb die Gültigkeit der Gleichungen auf Gebiete sehr hoher Feld- und Materie-Dichte nicht voraussetzen und man darf nicht schliessen, dass der "Anfang der Expansion" in mathematischem Sinne eine Singularität bedeuten müsse.

Gruss Orbit

 

[komet007]

In ferner Zukunft werden Beobachter nur noch die Milchstrasse sehen, alle anderen extragalaktischen Systeme werden hinter dem Welthorizont verschwunden sein.

Dazu gab es auch einen interessanten Artikel in der vorletzten Spektrum über das "kosmische Vergessen". Beobachter in ferner Zukunft werden keine Rückschlüsse auf einen Urknall anhand der Hintergrundstrahlung mehr ziehen können, da die Frequenzen dann soweit rotverschoben sind und vor allem jegliche Strahlung hinter dem Sichtbarkeitshorizont verschwindet. Aber das dauert wohl noch ein bisserl.

 

[apfelsaft]

Nochmal: Eine Singularität hat nicht zwangsläufig etwas mit einem Schwarzen Loch zu tun. Als das Universum entstand, gab es noch keine Gravitation, deshalb kann man den Urnkall auch nicht mit einem Schwarzen Loch vergleichen. Es entstand mit der Gravitation erst ein Schwarzschildradius, aber wie Orbit ja bereits anmerkte, hat jeder massebehaftete Körper einen Schwarzschildradius. Auch dein Körper hat einen Schwarzschildradius, den kann dir sicherlich Mac ausrechnen. Würde dein Körper unterhalb dieses Radius schrumpfen, so entstünde ein Schwarzes Loch.

So war meine Frage nicht gemeint. Ich bezog mich nicht auf SL als Schwarze Löcher. Sorry, da habe ich zu schnell auf "SL" als Abkürzung für SinguLarität zurück gegriffen.

Ich frage mich, warum es viele Singularitäten sein mussten und nicht eine einzige.

 

[mac]

Hallo Orbit,

Verstehe ich nicht.

ganz einfach: Schwarzschildradius für 1E53 kg, der Masse des sichtbaren Universums, 0 bis 1 Größenordnung kleiner, als das sichtbare Universum

Schwarzschildradius des Horologium Supercluster mit 2E47 kg 4 Größenordnungen kleiner als seine potentielle Quelle.

Schwarzschildradius der Milchstraße gut 5 Größenordnungen kleiner als die Milchstrasse,

Schwarzschildradius der Erde 9 Größenordnungen

Schwarzschildradius Proton 32 Größenordnungen.

Der Durchmesser des grossen von Dir erwähnten Clusters beträgt 169 Mpc. Quer durch den ganzen Cluster würde ein Beobachter also eine Fluchtgeschwindigkeit von 71 x 169 = 12000km/s beobachten. Das wäre nur 0,04 c. Nun ist aber keineswegs erwiesen, dass die Expansion innerhalb eines Clusters mit der Hubble-Konstanten gerechnet werden kann, vielmehr ist anzunehemn, dass es sich hier um ein gravitativ gebundenes System handelt, das möglicherweise überhaupt nicht expandiert, jedenfalls nicht nach dem Hubble-Gesetz.

Hatte ich irgendwo was anderes behauptet?

Herzliche Grüße

MAC

 

[mac]

Hallo Orbit,

Falls Deine Lesart die offizielle wäre,

sie ist die offizielle! Siehe Ned Wright.

dann müsste konsequenterweise die Anfangssingularität immer noch als Punktsingularität streng nach ART gesehen werden.

warum?

Ausserdem gäbe es m.E. Probleme mit der Gravitationskonstanten. Die müsste dann mit der Zeit immer grösser werden, wäre also in der Anfangszeit des Universums sehr viel kleiner gewesen.

das passt nicht zu den Beobachtungen. Diese Annahme von Dir kenne ich, kann mich aber nicht (mehr?) erinnern, daß wir über die Einheitenkongruenz hinaus gelangt wären, oder Du eine Quelle für diese Annahme genannt hast.

Herzliche Grüße

MAC

 

[komet007]

ganz einfach: Schwarzschildradius für 1E53 kg, der Masse des sichtbaren Universums, 0 bis 1 Größenordnung kleiner, als das sichtbare Universum

Wenn man nur rein von der Masse des Universums, also von baryonischer und Dunkle Materie ausgeht. Du kannst dabei doch nicht einfach die Dunkle Energie missachten.

 

[komet007]

Ich frage mich, warum es viele Singularitäten sein mussten und nicht eine einzige.

Ich wüsste nicht, schon mal gelesen zu haben, dass es sich beim Urknall um mehrere Singularitäten gehandelt haben soll.

 

[Orbit]

mac
Das mit den Verhältnissen Rs -Masse der Cluster ist schon klar; aber ich verstehe Deine Antwort auf komets Zitat in Post 21 immer noch nicht. Komet hat ja nicht gesagt, dass diese Cluster schwarze Löcher seien. Komet wollte doch einfach sagen, dass bei Clustern deshalb ein SR berechnet werden könne, weil sie einen Rand haben.

Hatte ich irgendwo was anderes behauptet?

Offenbar nicht. Weil Du in Deinem Beitrag zuerst von Clustern sprachst, ging ich davon aus, dass sich auch der dritte Abschnitt darauf beziehe. Dort meintest Du nun aber offenbar das Universum als Ganzes.

warum?

Lass das Ding rückwärts laufen, dann siehst Du es selbst.

Gruss Orbit
P.S. Zu G später vielleicht mehr. Ich fürchte, es könnte eine unerspriessliche Diskussion wieder auferstehen.

 

[apfelsaft]

Ich wüsste nicht, schon mal gelesen zu haben, dass es sich beim Urknall um mehrere Singularitäten gehandelt haben soll.

Hat Orbit so erklärt.

Besser wie die Ansammlung von annähernd unendlich vielen Mini-SL, mit je einer Planckmasse und einem Radius von 2 Plancklängen (1,616E-35 m).

Wenn es denn so wäre, mit vielen Singularitäten, dann frage ich mich wie diese entstanden sind und wieso viele?

Und wenn es nur eine Singularität gewesen ist, warum diese expandieren müsste??

Verstehst du mein Dilemma im Verständnis von diesem Erklärungsmodell!?

 

[komet007]

Verstehst du mein Dilemma im Verständnis von diesem Erklärungsmodell!?

Das kannst du getrost als allgemeines Dilemma des Urknallmodells ansehen. Wir können lediglich beobachten, dass es so war, warum, lässt sich leider nicht bestimmen. Deshalb gibt es ja auch, wie bereits erwähnt, Modelle wie das Multiversum oder Paralleluniversen, die die Initialzündung für den Urknall geliefert haben. Nur wie soll man das jemals beweisen können? Beim Urknall endet alle uns bekannte und für uns gültige Physik, damit werden wir wohl leben müssen.
Wir befinden uns eben in einer sehr komfortablen Situation, da wir aus der Anfangszeit des Universums eine Fülle an Elektromagnetischer Strahlung empfangen. Ein neues Radioteleskop beispielsweise, genannt LOFAR, wird uns bis in die Zeit der ersten Sterne zurückblicken lassen. Dadurch wird es möglich sein, sehr viele Vorhersagen des Kosmologischen Modells zur überprüfen. Kosmologie ist eben nun mal eine Wissenschaft, die auf Indizien beruht, die teilweise durch mathematische Modelle bereits vorher gesagt wurden und nach und nach Ihre Bestätigung finden (oder auch nicht).
Wenn das Urknallmodell allerdings nicht zutreffen sollte, dann müsste uns die Natur schon einen gehörigen Streich gespielt haben.

 

[Orbit]

Hallo apfelsaft
Genau Dein Dilemma ist auch meins, und das führt mich zur Vorsstellung von fast unendlich vielen in Mini-BHs eingeschlossene Planckmassen, die, sobald sie auf die Energie einer halben Planckmasse 'verdampfen' aus dem SL austreten. Dieser globale Phasenübergang sei auch der Startschuss zum raumzeitlichen Geschehen nach ART, also der Beginn der Expansion.

Bynaus
Da ich hier auf das Zitat reagiere, zum dem auch Du wissen wolltest, wie ich darauf komme, nimm diesen Beitrag bitte auch als Antwort auf Deine Frage zur Kenntnis.

Gruss Orbit
P.S. Du musst wissen, apfelsaft, dass meine Vorstellung hier im Forum längst als GdM-Idee abgehakt ist. Lass Dich von mir also nicht verwirren.

 

[mac]

Hallo komet,

Wenn man nur rein von der Masse des Universums, also von baryonischer und Dunkle Materie ausgeht. Du kannst dabei doch nicht einfach die Dunkle Energie missachten.

na ja, wie ich schon am Anfang dieses Threads geschrieben hatte: Schwierig.

Für Ersteres existieren Quantitäten. Für Letzteres kaum mehr als der Name.
Auf meinem derzeitigen Stand führt das immer nur dazu, daß es entweder für die diversen potentiellen Schwarzschildradien keine akuten Konsequenzen, oder nur abschwächende Konsequenzen hat. Und genau das ändert dann am Ende nichts an der Qualität meiner Aussagen zur Bildung eines Schwarzschildradius, egal auf welcher Skala: Es gibt keinen! (bis auf die bekannten SL-Typen natürlich)

Herzliche Grüße

MAC

 

[mac]

Hallo Orbit,

Komet wollte doch einfach sagen, ...

hast Du so verstanden.

Lass das Ding rückwärts laufen, dann siehst Du es selbst.

und was kommt dabei anderes heraus, als mit jedem anderen expandierenden Universum?

Messen kann ich nur bis es undurchsichtig wird. Daran wird sich ja wohl leider so bald auch noch nichts ändern, zumindest so lange, bis LHC und/oder LIGO einschlägige Ergibnisse liefern.

Die Tatsache daß man einen Ereignishorzont annimmt, verhindert doch weder einen Start aus einer Singularität noch einen Start aus einer endlichen oder unendlichen Ausdehnung. Nur die Tatsache, daß man die Existenz eines Startzeitpunktes annimmt, und eine beschleunigte Expansion, führt zu einem Ereignishorzont.

Herzliche Grüße

MAC