comoving radial distance

Orbit

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Ich kann mit Ned Wrights Kalkulator spielen,
http://www.astro.ucla.edu/~wright/CosmoCalc.html
verstehe, warum sich einige der Zahlen so und nicht anders ändern; aber bei der comoving radial distance bin ich bisher über ein Staunen ob der grossen Zahlen nicht hinausgekommen. Ich hab zwar immer wieder etwas darüber gelesen; aber beim Hinweis auf die Friedmanngleichungen ist halt Endstation. Ich verstehe auch die grafischen Darstellungen zu diesem Thema nicht wirklich. Bei mir ist da also eindeutig der Wurm drin. Könnte mir jemand erklären, warum diese Distanz bei weit entfernten Sternen mehr als das Dreifache der beobachteten Distanz ausmachen kann?
Orbit
 

mac

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Hallo Orbit,

hab' nur wenig Zeit.

Wenn ich das richtig verstanden habe, geht es dabei um Folgendes:

Sternenlicht, das uns heute erreicht, wird über die Rotverschiebung einer Entfernung zugeordnet. Also die weiteste Entfernung die wir damit feststellen können ist die Hintergrundstrahlung mit gut 13 Milliarden Lichtjahren.

Die Quellen diese Lichtes (das uns heute erreicht) haben sich aber in der Zwischenzeit weiter von uns entfernt. Ihre heutige Entfernung ist diese comoving radial distance. Also für die (damaligen) Quellen (Wasserstoff und Helium) der Hintergrundstrahlung wären das heute gut 40E9 Lichtjahre.

Herzliche Grüße

MAC
 

ins#1

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das liegt an der unterschiedlichen Zeit, die man zur jeweils gegebenen Rotverschiebung=z im All zurück blickt.

edit:
abhängig davon, welche Zahl man für Omega in die Friedmanngleichungen steckt. Kennst ja die drei Modelle, die für unser (homogen und isotropes) Universum gelten können. Wenn man dort nun statt der (wünschenswerten) Omega_M = 1 z.B. die gemessenen 0.27 nimmt und dazu noch das antigravitativ wirkende Lambda mit einbringt, expandiert das Universum so, als würde es beschleunigen (also so, als wäre es nicht nur leer und deshalb konstant expandierend, sondern wie unter Unterdruck stehend, schneller mit der Zeit).

das bringt uns auch nicht weiter.

Anders formuliert: Schaust du tief ins All und damit weit in die Vergangenheit, siehst du das Licht der Galaxie so, wie es zum jeweils entsprechenden Zeitpunkt des Aussendens rotverschoben war, also zu einer Zeit, in der das Universum mit einer anderen Expansionsgeschwindigkeit expandierte, als heute.

comoving distance, [2]

edit: das Thema wird hier anschaulich erklärt (Real-Video stream, ab +25 Minuten)

Gruß
ins#1
 
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Orbit

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Hallo mac
Danke für die Antwort. So weit habe ich das schon verstanden; aber ich frage mich eben, wie man auf diese hohe Entfernungsgeschwindigkeit kommt. Das Licht eines Sterns bei z 1089, das wir heute von ihm empfangen war 13,95E9 Jahre mit unterwegs, obwohl der Stern damals, als er das heute empfangene Licht abstrahlte nur 12,6E6 ly entfernt war. Die Distanz zwischen ihm und dem Beobachter hat sich eben in dieser Zeit mit annähernd c um das 1090 Fache vergrössert. Wie kommt es nun aber, dass der Stern nicht einfach dort ist, sondern sich offenbar zusäztlich mit doppelter Lichtgeschwindigkeit entfernt haben muss?
Ich hoffe, dass ich es nun so präzis falsch beschrieben habe, dass Du genau sehen kannst, wo mein Problem liegt. ;)

Herzlich
Orbit
P.S. Bist Du jetzt in der Toscana?
 

ins#1

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Orbit, lach' jetzt nicht, du kannst es dir vielleicht schon denken.

Weil das All beschleunigt expandiert! Er ist weiter weg und damit lichtschwächer als er sein sollte, und im Falle der Standardkerzekommt man dadurch zum Schluss der beschleunigten Expansion.
 

Orbit

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Lachen tu ich nicht, aber bezweifeln, was Du da sagst:
Du kannst nicht für alles die beschleunigte Expansion verantwortlich machen, schon gar nicht, weil die gar noch nicht gesichert ist. :)
Nein, ins#1, das hatte man schon so gerechnet, bevor man Ende des 20. Jahrhunderts von beschleunigter Expansion zu reden begann.
Gruss Orbit
 

ins#1

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Nicht gesichert ist gut, nur weil die Fehlerbalken von wirklich weit entfernten SN1a noch etwas groß sind, ist doch ein Trend nicht abzuweisen. Ich drücke mich absichtlich so milde aus (würden Physiker nicht anders machen, sind nur die Medien die das immer so aufbauschen) ;)

Klar rechnet man schon "immer" mit diesem Modell, und kam lange prima ohne Lambda aus. Man kannte schliesslich nur die Hubble-Konstante (von heute und der nahen Vergangenheit) und dachte, dass sich das Universum brav langsamer werdend ausdehnt. Dann hat man eben sein Omega_M=1 Universum was in der Vergangenheit etwas schneller expandierte als heute und dessen Expansionsrate in Zukunft asymptotisch gegen null geht. Das All macht schließlich keine faxen und gibt irgendwann einfach mal Gas. Kannst du nur in die Nachbarschaft schauen und kaum mehr als einen Punkt auf dem Hubble-Flow sehen, geht man halt ganz vernünftigerweise von einem "normalen" Universum aus. Gerade dein Beispiel mit dem hypothetischen Z=1089 Stern (sofern richtig gerechnet), zeigt ganz eklatant die beschleunigte Expansion. Der von dir erwähnte Faktor von 3 überrascht mich allerdings selbst.

Gruß
ins#1
 

ins#1

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ich möchte noch eine Sache herausstellen, dann sollte es klar sein:

Quote aus http://en.wikipedia.org/wiki/Comoving_distance

Space in comoving coordinates is (on the average) static, as most bodies are comoving, and comoving bodies have static, unchanging comoving coordinates.
The expanding Universe has an increasing scale factor which explains how constant comoving coordinates are reconciled with distances that increase with time.
dann heisst, wenn http://simple.wikipedia.org/wiki/Comoving_distance nicht lügt

When they think about the Universe using comoving distance, they think of the Universe as not expanding.

dass ohne Expansion ein leeres Universum anzunehmen ist und zu dem Wert ohne "comoving distance" auf jeden Fall die Omega_M=0.27 zu rechnen sind und gar im Falle von Omega_Lambda=0.73 man nochmal eine Distanz aufschlagen muss, um auf das Endergebniss zu kommen. Besser so?

Gruß
ins#1
 
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ins#1

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Okay, okay. Orbit, du hast ganz explizit nach der Sache mit der comovial radial distance (crd) gefragt und ich habe vorschnell mit dem beschleunigten Schuss in den Ofen geantwortet.

Ich hab' gestern noch etwas mit dem calculator von Ned Wright herum gespielt, mal mit Ω_M 0/0.27/1 und Ω_Vac 1/0.73/0 und musste feststellen dass beispielsweise zwischen Ω_M 0.27 und 1 bei z=1081 nur etwa 5,5 Gyr liegen. Damit ist der Faktor 3, den diese crd aufweist, nicht mit beschleunigter Expansion in Verbindung zu bringen und ich lag schlicht falsch. Schande über mich.

Dann sollte somit auch der zweite Wiki-Quote falsch sein (das ohne Expansion), zumindest in diesem Zusammenhang. Hätte es eigentlich gleich merken müssen, da Alex Filippenko im verlinkten stream beim Bezug von z=1 zur lookback-time der 3 Friedmann-Modelle nicht mal annähernd einen Faktor von 3 im Diagramm aufzeigt (insbesondere nicht beim Vergleich der Ω_M=0.3 / Ω_Vac=0.7 Graphen). Vielmehr scheint bei dieser crd eine konstante Beschleunigung angenommen, sprich eine fixe Hubble-Konstante. Über die Abweichung derer lässt sich dann auf Beschleunigung oder Abbremsung schliessen. Aber darum geht es ja nun nicht. Ich denke, die Sache ist im Prinzip schon beantwortet.

Gruß
ins#1
 

Orbit

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Besten Dank für die Antworten!

@ mac
weil sich der weit entfernte Raum schneller als c entfernt.
Das weiss ich zwar schon lange; aber trotzdem hast Du nun meinem Groschen mit diesem einfachen Satz den vielleicht entscheidenden Kick versetzt. Mal schauen, ob er schliesslich ganz fällt. :)
Nach meiner Simulation, deren eine Version Du ja bestens kennst, könnte die Fluchtgeschwindigkeit eines fiktiven Objektes (Es müsste nämlich eine ungewöhnlich lange Lebensdauer aufweisen) in dieser Entfernung zum Zeitpunkt, als sein Licht abgestrahlt wurde, das wir heute empfangen, etwa 20 c gewesen sein.
Danach müsste diese Fluchtgeschwindigkeit aber kontinuierlich gesunken sein; denn sonst wäre die crd heute 274 Milliarden Lichtjahre. Über die ganze Zeitspanne gerechnet wären's dann noch etwa 3,5 c durchschnittlich, wenn die crd nach Wright und Friedmann stimmt.

Warum die Fluchtgeschwindigkeit kontinuierlich abnehmen muss, ist mir nach meiner Simulation schon klar; aber davon will ich hier nicht reden. ;) Was mich aber interessieren würde, wie das mit dem Friedmann-Modell begründet wird. Offenbar muss sich auch dort die Eichdistanz für die Hubble-Konstante durchschnittlich schneller vom Beobachter entfernen als das corpus delicti, von dem hier die Rede ist.
Ich wünsche Dir einen schönen Ferienaufenthalt!

@
Es beruhigt mich, dass Du die Beschleunigung der Expansion wieder auf ein erträgliches Mass zurück gestutzt hast. ;) So sicher, wie Du das wahrhaben möchtest, ist die aber wirklich noch nicht.
Vielmehr scheint bei dieser crd eine konstante Beschleunigung angenommen, sprich eine fixe Hubble-Konstante.
Das ist wohl so; aber mit variabler Eichdistanz, wie ich oben schon geschrieben habe.
Ich denke die beiden Wiki-Zitate stimmen schon. Sie sagen doch lediglich, dass man the moving auch wie eine Bewegung durch einen statischen Raum beschreiben könne, obwohl das in Wirklichkeit nicht zutrifft.

Gruss Orbit
 
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Ich

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Re,

um mal wieder einzusteigen:
Comoving Distance ist die Entfernung, die ein Körper jetzt von uns hat. Wenn man Maßstäbe hätte, die Entfernung zu messen, würde das rauskommen.
Comoving deshalb, weil sie bei einmal fesgelegtem "Jetzt" natürlich für jeden Körper eine genau definierte Zahl ist. Sie war per definitionem vor 10 000 000 000 Jahren genauso groß, nämlich eben der Abstand jetzt.
Das Licht eines Sterns bei z 1089, das wir heute von ihm empfangen war 13,95E9 Jahre mit unterwegs, obwohl der Stern damals, als er das heute empfangene Licht abstrahlte nur 12,6E6 ly entfernt war. Die Distanz zwischen ihm und dem Beobachter hat sich eben in dieser Zeit mit annähernd c um das 1090 Fache vergrössert. Wie kommt es nun aber, dass der Stern nicht einfach dort ist, sondern sich offenbar zusäztlich mit doppelter Lichtgeschwindigkeit entfernt haben muss?
Der Stern war damals nicht 12,6E6 ly entfernt, sondern 41,3E6 ly. Um uns von da einzuholen, brauchte das Licht 13,95 Gy.
 
Hallo Orbit,

Habe gerade festgestellt, dass ich wieder freigeschaltet bin. Werde mich aber nicht mher zur direkten und indeirekten Zänsur im deutschsprachigen Raum äußern.
Zum thema:
Habe gerade das erste mal von dieser real distance Theorie gehört. Mit 16 Jahren, also vor ziemlich genau 24 Jahren, habe ich eine ganz ähnliche Theorie aufgestellt. Sie bildet heute noch die Grundlage all meiner Überlegungen. Folgende philosophische These ließe sich antithetisch dazu entwickeln: Es gibt auch eine Vergangenheit der Vergangenheit. Die Frage ist nur, wie kann ein solcher Gedanke für die Wissenschaft fruchtbar werden.
Gruß Joachim Stiller Münster
 

Orbit

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JSM
Dann warst Du mit 16 bereits weiter als ich heute in einem wesentlich höheren Alter; denn ich beginne gerade erst den Begriff der 'comoving radial distance' zu verstehen. Weil ich aber Dein Wissen in Kosmologie in andern Diskussionen kennen gelernt habe, möchte ich Dich bitten, hier Deine Theorie nicht einzubringen, sondern, wenn das überhaupt noch möglich ist, einen Thread im GdM-Unterforum zu eröffnen. Dort allerdings müsste Dein Ansatz derart sein, dass er nichts mit den Threads zu tun hat, welche Du vor einer Woche gleich im Multipack eröffnet hattest, und die alle um Deine Vorstellungen vom Kosmos kreisten. Diese Vorstellungen aber gelten in diesem Forum als widerlegt, und deshalb darfst Du sie nicht mehr thematisieren, auch nicht im GdM-Unterforum.

Gruss Orbit
 

Orbit

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@ Ich
Ich komme nochmals auf diese Proportionalität zwischen Weltzeit und Expansion zurück: Kann die wirklich mit dem Strahlensatz dargestellt werden? Wenn ich auf einem Strahl die Zeit auftrage, will sich mir der andere, jener auf dem die Expansion aufgetragen wird, einfach krümmen - je näher ich dem Urknall komme, desto stärker. Immerhin ist ja der Raum bis zur Ära, in der die Hintergrundstrahlung entstand, in nur ca. einem 34'000stel der Weltzeit, auf einen 1090stel seiner heutigen Ausdehnung expandiert, im Durchschnitt also fast 32 mal so schnell wie seither. Und auch dieser flachere Verlauf der Expansion, scheint ab da nicht einfach in einen geraden Strahl über zu gehen.
Denke ich einfach in einem euklidischen Raum, und denkst Du, wenn Du eine direkte Proportionalität zwischen Zeit und Expansion siehst, relativistisch im Minkowskiraum?

Gruss Orbit
 

Ich

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Ich komme nochmals auf diese Proportionalität zwischen Weltzeit und Expansion zurück
So eine gibt's nicht. Du hast eine Rotverschiebung angegeben, und die ist tatsächlich direktes Maß der Expansion, deswegen die Proportionalität.
 

Nathan5111

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Kurzer Zwischenruf: z=1089 gilt doch 'nur' für die Hintergrundstrahlung, das weiteste sichtbare Objekt liegt nach A.Müller bei ca z=10!

Oder?
 
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