Expansion des Raumes

wolfgang50

Registriertes Mitglied
als Neumitglied grüße ich das Forum und fange gleich mit meiner Frage an:
- angenommen das hubbel-Teleskop emfängt das Signal einer 14e9 LJ
entferneten Objektes (Galaxie oder Quasar). Dann bedeutet das nach
meinem Verständnis, dass das Signal (z.b. sichtbares Licht) vor 14e9
Jahren das Objekt verlassen hat.
- zu diesem Zeitpunkt befand sich ein Teil des hubbel-Teleskopes (z.b. ein
Proton) auch in einem bestimmten Abstand zum besagten strahlenden
Objekt. - aber wo? -

1. war der relative Abstand klein z.b. 1e6 LJ, so muß sich das Teil mit fast
Lichtgeschwindigkeit vom Objekt weg bewegt haben, da es erst jetzt
"eingeholt" wurde. -> das ist schwer vorstellbar!
2. war der relative Abstand groß z.b. 13,9e9 LJ, so hat sich das Teil in den
14e9 LJ nur moderat vom Objekt weg bewegt.
Dies würde aber gleichzeitig bedeuten, dass bis zu diesem kurzen Zeitraum,
vom Urknall aus gesehen (also ca 14,8e9LJ-14e9LJ=0,8e9LJ) b e i d e
Teile stark expandiert sind, und die kosmische Hintergrundstrahlung das
Universum schon fast auf die 2,73 Ke abgekühlt hätte, und seitdem die
Expansion nur langsam weitergeht, was den neuesten Erkenntnissen
widerspricht.

Mein Problem ist also, bei den extrem weit entfernten Objekten im Universum,
d.h. den Objekten die sich kurz nach dem Urknall bildeten und heute noch
"beobachtet" werden können, ich mich mit der Frage schwer tue:
w o befand das jetzt beobachtende Teilchen (z.B. ein Proton des hubbel-Teleskopes)
sich damals?. - Da war es jedenfalls schon, unabhängig davon, wie es bei späteren
Fusions- oder Supernovaprozessen es Kernbestandteil eines "ordentlichen" Atomes wurde!

Sicherlich muß man die Bildung der Raumzeit mit dem Urknall und die
Expansion der Materie darin unterschiedlich betrachten, aber wie?

auf Antworten bin ich gespann!

grüsse wolfgang50
 
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komet007

Registriertes Mitglied
- zu diesem Zeitpunkt befand sich ein Teil des hubbel-Teleskopes (z.b. ein
Proton) auch in einem bestimmten Abstand zum besagten strahlenden
Objekt. - aber wo? -

Hallo Wolfgang

Erst mal herzlich willkommen im Forum.

Zu deiner Frage: Ehrlich gesagt verstehe ich sie nicht so ganz, kannst du sie bitte etwas präzisieren? Was meinst du mit einem Proton des Hubble-Teleskops zu einem strahlenden Objekt?
Zudem können wir keine Objekte erfassen, die sich in einer Entfernung von 14e9 LJ befinden, da sie älter als das Universum wären.
Ich kann dir allerdings sagen, dass sich sehr weit entfernte Objekte, die der Raumexpansion unterliegen, seither mit der Hubble-Konstanten, in Abhängigkeit von t, von uns entfernen.
Das heisst, dass sich das Licht weit entfernter Objekte, das sich vor 13 Mrd. Jahren auf den Weg zu uns gemacht hat, die Raumexpansion durchqueren muss und daher immer weiter rot-verschoben wird. Der relative Abstand dieser Objekte zu uns, war vor 13 Mrd. Jahren natürlich kleiner.

Gruß
auch Wolfgang
 

wolfgang50

Registriertes Mitglied
hallo Wolfgang,

ich ging von einem ALter des Universums von 14,8e9 Jahren aus, also das Beispiel sollte eine Strahlenquellen "kurz nach dem Urknall" (hier 800e6 Jahren) sein.
Mit dem "Proton des Hubble Teleskopes" meine ich natürlich nur ein Teilchen,
daß von dem Lichtstrahl heute getroffen wird und vor 14e9 Jahren schon
exisitiert hat (z.b. ein Proton).
Mich treibt die Frage um wie sich der Abstand dieses Teilchens von der
Strahlungsquelle zum heutigen Hubble-Teleskop in den 14e9 Jahren verändert hat oder anders herum, wo war das Teilchen vor dieser Zeit, dass es erst
heute von dem "schnellen Lichtstrahl" getroffen wird?
Die Frage ist m.E. um so brisanter je näher man sich dem Anfang des
Urknalls nähert, denn da müssten per Definition alle Teilchen räumlich eng
beieinander gewesen sein - oder?
Man könnte auch fragen:
"Hat sich mit dem Urknall das 3-dimensionale Universum gebildet und ausgedehnt? Wenn ja, mit welcher Geschwindigkeit?"
man stößt dann schnell an Grenzen, d.h. es dürften dann eigentlich keine
Objekte (z.b. Galaxien) geben die praktisch so viele Lichtjahre auseinander
liegen wie das Universum alt ist.
Die Geschwindigkeit (Expansion + Relativgeschwindigkeit) müßte im
Bereich der Lichtgeschwindigkeit liegen was m.E. nicht sein kann da
die Massen der Teilchen relativistisch zunehmen würde.
 

Kunde der Zeit

Registriertes Mitglied
Hallo,
ich bin auch neu hier, deswegen erstmal ein Gruß an alle.

Die Geschwindigkeit (Expansion + Relativgeschwindigkeit) müßte im
Bereich der Lichtgeschwindigkeit liegen was m.E. nicht sein kann da
die Massen der Teilchen relativistisch zunehmen würde.

Also, soweit ich weiß geht man davon aus, dass sich das Licht im Raum nur mit c ausbreiten kann. Der Raum selbst kann jedoch mit einer Geschwindigkeit >c expandieren. Ich hoffe ich erzähle keinen Unsinn.

mfg KdZ
 

Bynaus

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Das Universum ist nach heutigem Wissen 13.7 Mrd Jahre alt. Licht, das uns heute von weit entfernten Objekten erreicht, ist also weniger als diese 13.7 Mrd Jahre lang gereist, mit Lichtgeschwindigkeit. ABER: Zum Zeitpunkt, als das Licht die Quelle verliess, war diese natürlich auch noch viel näher bei uns. Die Expansion des Raumes hat es dem Licht quasi erst jetzt erlaubt, bei uns anzukommen. Als wollte man einen Berg besteigen, der gleichzeitig immer höher wird: so lange er nicht schneller höher wird, als man aufsteigen kann, wird man irgendwann den Gipfel erreichen, aber die Zeit dafür hängt vom Unterschied der Geschwindigkeiten ab, nicht von ihren absoluten Beträgen. Genauso ist es auch mit dem Licht.
 

komet007

Registriertes Mitglied
Die Frage ist m.E. um so brisanter je näher man sich dem Anfang des Urknalls nähert, denn da müssten per Definition alle Teilchen räumlich eng
beieinander gewesen sein - oder?
Man könnte auch fragen:
"Hat sich mit dem Urknall das 3-dimensionale Universum gebildet und ausgedehnt? Wenn ja, mit welcher Geschwindigkeit?"
man stößt dann schnell an Grenzen, d.h. es dürften dann eigentlich keine
Objekte (z.b. Galaxien) geben die praktisch so viele Lichtjahre auseinander
liegen wie das Universum alt ist.

Das Inflationäre Urknallmodell geht davon aus, dass sich das Universum zu Beginn innerhalb weniger Bruchteilen einer Sekunde superluminal ausgedehnt hat. Das heisst, nach dieser Ausdehnungsphase hatte das Universum bereits eine gewisse Startgröße erreicht, die weit über unseren Sichtbarkeitshorizont hinausreicht. Nach dieser Ausdehnungsphase, die mit zig-facher Lichtgeschwindigkeit vonstatten ging, setzte die heute beobachtbare Expansionsphase ein, die womöglich von Vakuumenergie angetrieben wird.
Das Prinzip der Lichtgeschwindigkeit wurde trotz überlichtschneller Ausdehnung nicht verletzt, da sich die Materie zusammen mit dem Raum ausgedehnt hat, was auch immer noch bei der Expansion heute der Fall ist.
Hier ist noch eine nette Animation dazu: http://www.atlasoftheuniverse.com/bigbang.html
 
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Orbit

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Hallo Wolfgang50
Auch von mir ein herzliches Willkommen hier!

Auf Deine Distanzfrage hat komet007 schon eine Antwort gegeben, die mit Sicherheit stimmt:
Der relative Abstand dieser Objekte zu uns, war vor 13 Mrd. Jahren natürlich kleiner.
Genaueres kann nur modellabhängig gesagt werden, und weil es verschiedene Modellvorstellungen gibt, bekommst Du auch verschiedene Antworten.
Ein Modell hat sich allerdings herauskristallisiert, das von der Mehrheit der Astronomen akzeptiert wird, das Standardmodell. Und unter diesem Stichwort findest Du bei Wikipedia bereits recht gute Informationen. Wenn Du es genauer wissen möchtest, könntest Du beispielsweise hier schauen:
http://www.rzuser.uni-heidelberg.de/~bfeuerba/indexd.htm
Ob Du nun die Zeit von 8E8 Jahre nach dem Urknall auf die offiziell geltenden 13,7E9 für das Weltalter beziehst oder auf die von Dir angenommenen 14.8E9 Jahre, spielt bei der Frage, wie gross das Universum damals gewesen sei, keine so grosse Rolle. Im einen Fall ist der Quotient 17,1 im andern 18.5. Das heisst nun , dass das Universum damals 17,1 bis 18,5 mal kleiner gewesen sei. Damit ist natürlich Deine Frage nicht beantwortet, denn zwei Himmelskörper müssen sich nicht unbedingt proportional zur Expansionsrate von einander entfernen. Sie können sich einander sogar annähern, wie das beispielsweise unsere Galaxis und Andromeda tun. Und in gebundenen Systemen wie dem Sonnensystem können keine signifikanten Distanzänderungen gemessen werden.

Man könnte auch fragen:
"Hat sich mit dem Urknall das 3-dimensionale Universum gebildet und ausgedehnt?
Und die Antwort wäre Ja. ;-)
Wenn ja, mit welcher Geschwindigkeit?"
Diese Frage ist schon schwieriger zu beantworten; denn bei einer Expansionsgeschwindigkeit muss man auch angeben, auf welche Eichdistanz sich die Geschwindigkeitsangabe bezieht. Die heute geltende Eichdistanz ist ein Megaparsec oder 3,26E6 Lichtjahre. Objekte in dieser Distanz entfernen sich im Mittel mit 72 km/s. Verwendet man nun auch im frühen Universum diese Eichdistanz, dann wird die 'Expansionsgeschwindigkeit' immer grösser und kann schliesslich, wie das der User 'Kunde der Zeit' richtig sagt auch >c sein. Das Problem mit der RT löst man so, dass man sagt, die Himmelskörper ruhen, nur der Raum drum herum dehnt sich. Im übrigen machen Deine Aussagen zur RT deutlich, dass Du die noch nicht ganz verstanden hast. Aber das wäre dann ein anderes Thema.

Herzliche Grüsse
Orbit
 

wolfgang50

Registriertes Mitglied
hhalo Orbit

Du hast die Schwachstelle schnell erkannt!
Unter „relativistisch“ habe ich natürlich nur die Massenzunahme
m = m0/sqrt(1-(v/c)^2) gemeint, und mich damit „begnügt“,
dass es so ist, d.h. eine Masse nie auf Lichtgeschwindigkeit
beschleunigt werden kann, ohne mir den tieferen Sinn zu erarbeiten.
Ich muss mich also doch in die RT (genauer allg. RT) „eingraben“
um zu verstehen, dass die „Expansion der Raumzeit“ neben der
relativen Ausdehnung, d.h. Geschwindigkeitszunahme „meines Protons“
gegenüber dem strahlenden Objekt mit zu berücksichtigen ist.
Dazu muss ich mir den Inhalt der hilfreichen links von Euch erst einmal
zu Gemüte führen und weiter „graben“.
Geahnt habe ich das schon, zumal die populärwissenschaftliche Literatur
den Urknall mit einer exorbitanten Ausdehnung der Raumzeit verknüpft
ohne darauf einzugehen, was das eigentlich heißt.
In diesem Sinne – ich werde mich wieder zu Wort melden! –

Meine anderen kosmologischen „Baustellen“ wie z.B. das „Abklingen
der Temperatur der kosmischen Hintergrundstrahlung mit der Ausdehnung“
bis auf heute 2,73 Kelvin bringe ich später an den Mann.
Vielleicht ist dieses Thema auch einfach und es genügt im wesentlichen
der Verweis auf die thermodynamischen Gasgleichung: P * vm = Rm * T,
wobei diese „Expansionsgleichung“ den Zusammenhang bei der
Ausdehnung idealer Gase in Abhängigkeit des Druckes P, der Temperatur T
und des spez. Molvolumens vm darstellt, unter Berücksichtigung der molaren
Gaskostante Rm = 8,314 KJ/(Kmol*Kelvin), darstellt.

seit gegrüßt liebe Leser wolfgang50
 

Orbit

Registriertes Mitglied
Hallo wolfgang50
Du hast die Schwachstelle schnell erkannt!
Und Du kapierst schnell! ;-)
Wäre schön, wenn das bei allen so flott ginge.
Die andere Baustelle
...wie z.B. das „Abklingen der Temperatur der kosmischen Hintergrundstrahlung mit der Ausdehnung“
ist meines Erachtens bereits keine mehr; denn Deine Erklärung scheint mir richtig zu sein.

Herzliche Grüsse
Orbit
 
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