Chandra und XMM: Wird die Dunkle Energie stärker?

astronews.com Redaktion

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Die Dunkle Energie sorgt dafür, dass sich unser Universum beschleunigt ausdehnt. Sie wurde erst vor rund 20 Jahren durch die Beobachtung entfernter Supernova-Explosionen entdeckt. Bislang hielt man die Dunkle Energie für konstant, jetzt deuten neue Beobachtungen darauf hin, dass sie mit der Zeit stärker wird. Für das Verständnis der Entwicklung des Universums könnte dies fundamental sein. (31. Januar 2019)

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Sucher42

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Das könnte auch zur Lösung einer Frage beitragen, die in letzter Zeit bei der Beobahtung der entferntesteten und ältesten Galaxien und Quasare aufkahm:
Wie konnten diese im so jungem Universum bereits so weit entwickelt sein ?
Wenn also die Dunkle Energie und die Hubble-Konstante zu diesem Zeitpunkt kleiner waren, deutet das darauf hin, dass zu diesem Zeitpunkt das Universum doch schon älter war und damit genügend Zeit für die Entwicklung der Strukturen gegeben war, ohne größere zusätzliche Entwiclungsbedingungen zu benötigen.
 

DELTA3

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Was soll das eigentlich bedeuten? Dass es in der Astrophysik ein °Perpetuum Mobile" gibt? Dass neue Energie aus dem 'Nichts' kommt? Wo soll denn diese Zunahme der dunklen Energie herkommen? Gilt in der Astrophysik der Satz von der Erhaltung der Energie nicht mehr?

Gruss, Delta3
 

astrofreund

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Was soll das eigentlich bedeuten? Dass es in der Astrophysik ein °Perpetuum Mobile" gibt? Dass neue Energie aus dem 'Nichts' kommt? Wo soll denn diese Zunahme der dunklen Energie herkommen? Gilt in der Astrophysik der Satz von der Erhaltung der Energie nicht mehr?

Gruss, Delta3

Hallo Delta3,

Frage ist, ob wir von einem geschlossenen oder offenen System sprechen. Energieerhaltung gilt für ein geschlossenes System. Bei offenen Systemen - wozu wohl das Universum gehört - kann das anders sein. So z.B. hier zu lesen https://www.spektrum.de/alias/kosmologie/verliert-das-universum-energie/1053217. "Darum verletzt das Universum den Energieerhaltungssatz nicht; vielmehr liegt es jenseits von dessen Geltungsbereich."

Es ist nicht nur die Zunahme der Dunklen Energie (DE) über die Zeit ein Thema, sondern in Vorträgen von Astrophysikern wurde gleichzeitig die Abnahme der Dunklen Materie (DM) über die Zeit dargestellt. Zu Urknallzeiten war der Anteil der DM erheblich größer als heute und wird in der weiteren Entwicklung gegen Null gehen. Hingegen spricht man über die Wirkung der DE dahingehend, dass sie erst seit ca. 7 Milliarden Jahren auftrat bzw. seitdem die Expansion des Universums beschleunigt.

Was DE wirklich ist und wo sie wobei entsteht, ist noch in der Klärungsphase. Nur ohne zusätzliche Energie kann das Universum seine Expansion nicht beschleunigen. DE und DM sind also erst mal Platzhalter für physikalische Prozesse, die heute noch nicht geklärt sind. Soweit mein Verständnis des Themas.

Gruß, Astrofreund
 
Zuletzt bearbeitet:

DELTA3

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Hallo Astrofreund,

danke für deinen Erklärungsversuch. Ich wusste bisher nicht, dass der Energieerhaltungssatz einen Geltungsbereich hat, bzw. dass es Bereiche gibt, außerhalb deren er nicht mehr gilt. Ich weiß auch nicht, was du unter einem offenen und einem geschlossenem System verstehst. Ist die Milchstraße oder eine Galaxie ein geschlossenes System? Oder ein Galaxienhaufen? Wo ist die Grenze für ein geschlossenes System?
Der von dir verlinkte Artikel bezieht sich auf den Dopplereffekt und die Frage, ob durch die Rotverschiebung Energie verloren geht. Dies ist natürlich nicht der Fall und hat nichts mit der hier diskutierten Frage über die Zunahme der DE zu tun.

In meinem Post wollte ich eigentlich nur meinen Ärger darüber ausdrücken, dass hier mal wieder im Bildzeitungsstil eine Schlagzeile hingeknallt wird, die mit Wissenschaft nichts zu tun hat.

Es ist sicher ein Fortschritt, dass man jetzt ein Verfahren gefunden hat, die Entfernung von Objekten durch Beobachtung von Quasaren im Ultraviolett- und Röntgenbereich zu ermitteln, die weiter entfernt sind, als die, die man mit der Methode von Pearlmutter mit Hilfe der SN1A bestimmen konnte, weil SN1A über mehr als 9 Milliarden LJ nicht mehr zu beobachten sind. Man hat also nur die Entfernungsbestimmung auf einen größeren Bereich ausgedehnt. Daraus folgert man nun:

Insgesamt wurden 1598 Quasare betrachtet, mit dem Ergebnis, dass die Dunkle Energie mit der Zeit zunimmt.

Das ist in meinen Augen schon eine sehr verwegene Schlussfolgerung, zumal man bisher noch nicht weiß, was die Dunkle Energie ist und ob sie überhaupt existiert, denn das ist ja auch nur eine Theorie, die man daraus ableitet, dass das Universum beschleunigt expandiert.
Außerdem macht man sich offenbar keine Gedanken darüber, wo die zusätzliche Energie eigentlich herkommen soll. Wen will man denn damit verdummen? Das Ganze gipfelt dann noch in der Feststellung:

Bislang hielt man die Dunkle Energie für konstant, jetzt deuten neue Beobachtungen darauf hin, dass sie mit der Zeit stärker wird. Für das Verständnis der Entwicklung des Universums könnte dies fundamental sein.

Fundamental könnte es vielleicht sein, wenn man die Dunkle Energie oder die Ursache der (inzwischen wohl unstrittigen) beschleunigten Expansion des Universums nachweisen könnte.

Freundliche Grüße, Delta3
 

Bernhard

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Das ist in meinen Augen schon eine sehr verwegene Schlussfolgerung
Wenn Dir diese Schlussfolgerung verwegen erscheint, hast Du sie eventuell nicht richtig begriffen. Wenn Dir die Grundlagen dieser Schlussfolgerung nicht gefallen, gehörst Du zu den Kritikern der Relativitätstheorie :p .
 

ralfkannenberg

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Ich wusste bisher nicht, dass der Energieerhaltungssatz einen Geltungsbereich hat, bzw. dass es Bereiche gibt, außerhalb deren er nicht mehr gilt. Ich weiß auch nicht, was du unter einem offenen und einem geschlossenem System verstehst.
Hallo Delta3,

das sind grundlegende Konzepte der Physik, in die Du Dich unbedingt einlesen solltest. Diese Konzepte sind viel grundlegender als die Frage, ob die ART nun richtig ist oder falsch.


In meinem Post wollte ich eigentlich nur meinen Ärger darüber ausdrücken, dass hier mal wieder im Bildzeitungsstil eine Schlagzeile hingeknallt wird, die mit Wissenschaft nichts zu tun hat.
Mit solchen Beurteilungen würde ich an Deiner Stelle noch zuwarten, bis Dir die Erhaltungssätze und ihre Anwendungsbereiche völlig klar sind. Falls Du hierzu Unterstützung benötigst, so eröffne doch im Foren-Bereich "Small Talk" einen Thread dazu.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Ich

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Wenn Dir diese Schlussfolgerung verwegen erscheint, hast Du sie eventuell nicht richtig begriffen.
Verwegen ist die Schlussfolgerung auf alle Fälle. Wir reden hier von "Phantomenergie", und die liegt nochmal ein gutes Stück weiter weg von bekannter Physik als Dunkle Energie. Letztere ist wenigstens auf der theoretischen Seite etwas "ganz natürliches", während erstere schon da einige Schwierigkeiten mit soch bringt.
 

astrofreund

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Ich wusste bisher nicht, dass der Energieerhaltungssatz einen Geltungsbereich hat, bzw. dass es Bereiche gibt, außerhalb deren er nicht mehr gilt.

Ich weiß auch nicht, was du unter einem offenen und einem geschlossenem System verstehst. Ist die Milchstraße oder eine Galaxie ein geschlossenes System? Oder ein Galaxienhaufen? Wo ist die Grenze für ein geschlossenes System?

Zum Einstieg ist vielleicht Wikipedia (Stichpunkt "Energieerhaltungssatz" eine Möglichkeit. Dort schreibt man z.B.:

"Die Betrachtung des Universums mit Mitteln der allgemeinen Relativitätstheorie zeigt, dass der Energieerhaltungssatz auf das Universum als Ganzes nicht anwendbar ist. Insbesondere kann die Gravitationsenergie nicht immer eindeutig in einer Weise definiert werden, die für das Universum als Ganzes gilt. Die Gesamtenergie des Weltalls bleibt demnach weder erhalten noch geht sie verloren – sie ist nicht definierbar."

Also mit ART-Augen betrachtet, ergibt das diese sicher nicht sehr vielen Menschen bekannte Aussage. Interessant und erstaunlich in jedem Fall.

Im gleichen Wiki-Beitrag gibt es einen Link auf "Abgeschlossenes System" und dort die Kurzdefinition:
"Als abgeschlossenes oder isoliertes System wird ein System ohne Wechselwirkung mit seiner Umgebung bezeichnet." Das wird im weiteren Text eingehender erläutert für Thermodynamik, Weitere Gebiete und Kosmologie.

Nach dieser Definition sind Galaxien, Galaxienhaufen für mich offene Systeme, da sie zumindest gravitativ miteinander wechselwirken. Oder?

Verwirrend für mich ist die unter Kosmologie zu lesende Darstellung:

"Das in der Kosmologie vorgeschlagene Urknall*modell beschreibt je nach Massen- und Energiedichte ein in ferner Zukunft wieder kollabierendes (abgeschlossenes) oder für immer expandierendes (offenes) Universum. Derzeitige Beobachtungen deuten auf eine zunehmende Expansion und somit ein sich unendlich ausdehnendes Universum hin. In beiden Fällen ist das Universum als Ganzes ein isoliertes System.

Bislang nicht durch Beobachtungen bestätigte Theorien (z. B. Stringtheorie) postulieren viele Universen. Wenn zwischen diesen Energie ausgetauscht werden kann, würden die Universen zu offenen Systemen gehören. "

Hmmm?, ist dies ein Widerspruch zur ART-Betrachtung?

Oder ist damit gemeint, dass ein Universum in seiner Gesamtheit ein abgeschlossenes System ist, da es nichts gibt, mit dem ein gesamtes Universum wechselwirken könnte (wenn man eventuelle Multiversen ausschließt) oder was sehe ich hier falsch?

Ralfs Vorschlag einen eigenen Thread aufzumachen ist sicher eine gute Möglichkeit, dieses Thema weiter und intensiver zu bearbeiten.
 

DELTA3

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Wenn Dir die Grundlagen dieser Schlussfolgerung nicht gefallen, gehörst Du zu den Kritikern der Relativitätstheorie.

Gehört ein Mensch, der logisch nachdenkt automatisch zu den Kritikern der Relativitätstheorie? Was hat das Thema mit der Relativitätstheorie zu tun? Davon war bisher nirgends die Rede.

@ Ralf:
Ich habe in der Schule aufgepasst, und auch wenn das schon lange her ist, bin ich (hoffentlich) noch nicht so senil, dass ich alles vergessen habe. Ich habe auch die ART noch nie in Zweifel gezogen und bin schon immer ein großer Bewunderer von Einsteins Leistung, daher erübrigt sich die Frage, ob diese richtig oder falsch ist. Ich weiß allerdings nicht, was das mit dem Thema hier zu tun hat. Ebenso erübrigt sich die Frage, ob der Energieerhaltungssatz richtig oder falsch ist. Es wäre mir jedenfalls neu, wenn der Energieerhaltungssatz veraltet wäre und nun nicht mehr gilt.

Im Übrigen schätze ich deine Sachlichkeit und denke nicht, dass das hier polemisch gemeint war.

@ astrofreund:
Ich kenne die Definitionen in Wikipedia, es war mir nur nicht klar, was du mit 'offenem' oder 'geschlossenem' System meinst, denn der von dir verlinkte Artikel erschien mir dazu etwas abwegig.

Über die Frage, ob das Universum als Ganzes ein offenes oder ein geschlossenes System ist, gibt es offenbar unterschiedliche Ansichten. Für mich ist es jedenfalls ein isoliertes oder geschlossenes System, denn es gibt nichts außerhalb, womit es wechselwirken könnte, es gibt überhaupt kein 'Außerhalb' (außer in der Theorie vom Multiversum, wobei eine Wechselwirkung auch fraglich ist).

Deshalb erscheint mir die Behauptung, dass die dunkle Energie zunimmt, ohne anzugeben, woher die zusätzliche Energie kommen soll, schon sehr fragwürdig. Aber wahrscheinlich sagt man sich, da man sowieso nicht weiß, woher die DE überhaupt kommt, braucht man auch nicht darüber nachzudenken, woher die zusätzliche Energie kommen soll.

Freundliche Grüße an alle, Delta3
 

Herr Senf

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..., dass die dunkle Energie zunimmt, ohne anzugeben, woher die zusätzliche Energie kommen soll, ...
Erklärungsversuche existieren genügend (zB auf arxiv) man schafft nicht alles zu lesen und "schön zu finden", die wenigsten schaffen's in Journale.
Ein Versuch der "Dunkle Strom", Dunkle Materie zerfällt in Dunkle Energie und hält so deren Dichte konstant - wäre eine Umverteilung.
Schon stellt sich die nächste Frage, wo kam am Anfang so viel DM her (überhaupt Materie) und was passiert, wenn sie alle ist - zeitloser Schluß?

Grüße Dip
 

ralfkannenberg

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Ich habe in der Schule aufgepasst, und auch wenn das schon lange her ist, bin ich (hoffentlich) noch nicht so senil, dass ich alles vergessen habe.
Hallo Delta3,

das habe ich auch gar nicht bezweifelt. Bei mir ist es übrigens auch schon ziemlich lange her (ich werfe Jahrgang 1961 in die Waagschale - kannst Du mithalten ?) :)


Ich habe auch die ART noch nie in Zweifel gezogen und bin schon immer ein großer Bewunderer von Einsteins Leistung, daher erübrigt sich die Frage, ob diese richtig oder falsch ist.
Diese Einstellung ist aber meines Erachtens nicht zielführend, weil Du nun die Autorität an eine Person abgibst. Personen aber können irren. Somit stellt sich diese Frage sehr wohl und lautet ganz konkret: was sind die Voraussetzungen der ART und sind die daraus folgenden Theoreme erstens widerspruchsfrei und zweitens konsistent zum Experiment ?


Ebenso erübrigt sich die Frage, ob der Energieerhaltungssatz richtig oder falsch ist. Es wäre mir jedenfalls neu, wenn der Energieerhaltungssatz veraltet wäre und nun nicht mehr gilt.
Auch für den Energieerhaltungssatz gilt: was sind seine Voraussetzungen und sind die daraus folgenden Theoreme erstens widerspruchsfrei und zweitens konsistent zum Experiment ?


Im Übrigen schätze ich deine Sachlichkeit und denke nicht, dass das hier polemisch gemeint war.
Vielen Dank für die Blumen ! Ich reite gerne auf den Voraussetzungen herum, auf der Widerspruchsfreiheit und der Konsistenz zum Experiment, weil das meines Erachtens ganz wesentlich ist. Wenn das irgendwie polemisch empfunden wurde dann bedauere ich das sehr, das war überhaupt nicht meine Absicht.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

TomS

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Der Energieerhaltungssatz gilt in seiner üblichen Form in einem expandierenden Universum nicht.
 

DELTA3

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Personen aber können irren. Somit stellt sich diese Frage sehr wohl und lautet ganz konkret: was sind die Voraussetzungen der ART und sind die daraus folgenden Theoreme erstens widerspruchsfrei und zweitens konsistent zum Experiment ?

Ich weiß nicht, worauf du hinaus willst. Die Richtigkeit der ART wurde doch schon in zahlreichen Experimenten bewiesen, z.B. zuletzt mit LIGO. Es kann doch nur um die Frage gehen, wie weit der Gültigkeitsbereich der ART reicht. Beim vorliegenden Thema geht es aber nicht um die ART, sondern um die Dunkle Energie.

Auch für den Energieerhaltungssatz gilt: was sind seine Voraussetzungen und sind die daraus folgenden Theoreme erstens widerspruchsfrei und zweitens konsistent zum Experiment ?

Kannst du konkret sagen, welche Voraussetzungen, Theoreme und Experimente du im Bezug zu unserem vorliegenden Thema
hier ansprichst?
Bei der Energieerhaltung im gesamten Universum muss man natürlich Einsteins Masse/Energie-Äquivalent E=mc² einbeziehen.

Ein Versuch der "Dunkle Strom", Dunkle Materie zerfällt in Dunkle Energie und hält so deren Dichte konstant - wäre eine Umverteilung.
Schon stellt sich die nächste Frage, wo kam am Anfang so viel DM her (überhaupt Materie) und was passiert, wenn sie alle ist - zeitloser Schluß?

Das wäre eine schöne Lösung, und die Energieerhaltung wäre auch gewährleistet. Hat nur einen Haken: Man weiß nicht was Dunkle Materie ist und also auch nicht, ob sie in Energie umgewandelt werden kann. Ausserdem ist sie ungleichmäßig verteilt. OK, weiß man denn, ob die Expansion im ganzen Universum homogen ist? Dann wäre das kein Problem...

Woher die DM kommt, ist ein ungelöstes Rätsel, dazu müsste man erst mal wissen, woraus sie besteht. War die DM schon beim Urknall da, ist sie in der Inflationsphase, oder erst später entstanden?

Die Expansion könnte auch eine Eigenschaft des Raumes sein (Entropie des Raumes?) dann brauchte man keine DE.

@TomS
Der Energieerhaltungssatz gilt in seiner üblichen Form in einem expandierenden Universum nicht.

Gibt es dafür eine Begründung oder Fundstelle?

Gruß, Delta3
 

TomS

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Das war die Aussage:
Der Energieerhaltungssatz gilt in seiner üblichen Form in einem expandierenden Universum nicht.

Und das war Bernhards Antwort:

Dein Einwand
Danke für den Link, aber ich konnte in dem gesamten Paper absolut nichts über 'Dark Energy' finden.

geht an deinem eigenen Argument vorbei:
Deshalb erscheint mir die Behauptung, dass die dunkle Energie zunimmt, ohne anzugeben, woher die zusätzliche Energie kommen soll, schon sehr fragwürdig.

Fakt ist, dass du in einem expandierenden Universum den Energieinhalt eines bestimmten Volumens als Integral über die Energiedichte nicht mehr sinnvoll definieren kannst. Deshalb ist es sinnlos, über die Erhaltung einer Größe zu diskutieren, die wir nicht definieren können. Das Argument ist auch völlig unabhängig davon, ob überhaupt von Dunkler Energie die Rede. Darüberhinaus ist zumindest für die kosmologische Konstante nicht zwingend notwendig, den zusätzlichen Termin überhaupt als Beitrag zur Energiedichte zu interpretieren.
 
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