Frage zur Ausdehnung des Universums

kreativzeitnetz

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Mir stellt sich hier eine Frage?
Mit dem James-Webb-Teleskop kann man weiter als bisher in die Vergangenheit des Universums sehen. Dabei bestätigt es sich, dass die Galaxien, je weiter sie entfernt sind, eine stärkere Rotverschiebung haben. Daraus folgt, dass sie schneller sind als die näheren Galaxien. Was bedeutet, dass in der Vergangenheit die Ausdehnung des Universums schneller war, als heute. Das widerspricht aber den bisherigen Vorstellungen von der beschleunigten Ausdehnung des Universums, wie kann das sein.

Georg Rönnau
 

Bynaus

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Man kann sich die Expansion des Universum mit einem Ballon visualisieren, auf dem Punkte aufgemalt sind. Die Expansion des Ballones (Universums) lässt die Punkte (Galaxien) auseinander driften - je weiter zwei Punkte voneinander entfernt sind, desto schneller. Die tatsächliche Expansionsgeschwindigkeit kann dabei durchaus variieren, aber das ändert nichts am Grundsatz, dass die Flucht der ferneren Galaxien immer schneller erfolgt als jene der näheren. Im Gegensatz zum Ballon-Modell sind wir beim Universum nicht in der Lage, die Galaxien an ihrem "jetzigen" Ort zu sehen. Stattdessen sehen wir sie dort (inklusive passender Rotverschiebung), wo sie waren, als das nun beobachtete Licht ausgesendet wurde.
 

kreativzeitnetz

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Wenn das Universum so einfach, wie die Ausdehnung des Ballons als Universums zu berechnen wäre, hätte es schon jemand gemacht. Da das Universum extrem komplex ist, wird es daher nur mit viel Aufwand zu berechnen sein.
Die Galaxien bewegen sich nicht gradlinig, sondern wirbeln langsam, wild durcheinander. Wie können sie das erklären, ich habe darauf noch keine Antwort gefunden.

Georg Rönnau
 

Herr Senf

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Galaxien wirbeln nicht wild durcheinander, die sind artig beisammen in Galaxienhaufen, die sind gravitativ gebunden.
Da funktioniert die Newtonsche Gravitation bis zum "Rande" in bester Näherung. Darüberhinaus braucht man die ART,
um die Strukturen des kosmischen "Netzwerkes" und die zeitliche Entwicklung zu verstehen.

Die Rechnungen sind einfach, nur mit den Beobachtungsdaten in die Vergangenheit reicht es nicht - JWST wird helfen.
An wichtigen Sachen gibt es noch viel Arbeit: Inflation, Dunkle Materie, Dunkle Energie, Hubble-Wert ...
 

ralfkannenberg

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Wenn das Universum so einfach, wie die Ausdehnung des Ballons als Universums zu berechnen wäre, hätte es schon jemand gemacht.
Edwin Hubble und sein Team hat das vor etwa 90 Jahren gemacht und die Ergebnisse dem renommierten Theoretiker Willem de Sitter zugeschickt.

Gut möglich, dass Sie sich daran nicht mehr erinnern, weil Sie damals vermutlich noch ein kleines Kind waren; deswegen könnte es hilfreich sein, wenn Sie etwas mehr zu dieser Thematik selber recherchieren würden oder diese Arbeit jüngeren Menschen mit zeitgemässeren wissenschaftlichen Ansichten als den Ihren überlassen.


Freundlche Grüsse, Ralf Kannenberg
 
Zuletzt bearbeitet:

kreativzeitnetz

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Da funktioniert die Newtonsche Gravitation bis zum "Rande" in bester Näherung. Darüberhinaus braucht man die ART,
um die Strukturen des kosmischen "Netzwerkes" und die zeitliche Entwicklung zu verstehen.
...

Herr Senf,
Newton und Einstein kante die dunkle Materie und Energie noch nicht. Da sie das Übergewicht im System haben, ist es fraglich wie die Gravitationsberechnungen der bekannte Materie und Energie dann noch funktionieren kann.
Wie können sie mir das erklären?

Georg Rönnau
 

Herr Senf

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Newton und Einstein kannten die dunkle Materie noch nicht, weil sie auf den damals zu beobachtenden und meßbaren "Skalen" nicht auffiel.
Es geht um das Newtonsche Gravitationsgesetz und um die Beschreibung der Gravitation durch die ART, da ist die "Art" der Materie egal.

Die Bewegung großer Strukturen wie die Rotation von Galaxien "nach diesen Gesetzen" zeigt, daß die sichtbare Materie nicht ausreicht.
Die Gesetze sind "1/r² überprüft" und richtig, aber es braucht fünfmal mehr Masse, um die Messungen zu erklären, das ist die dunkle Materie.
Am besten erkennt man den Anteil und die Verteilung in Gravitationslinsen durch die Lichtablenkung, da reicht die sichtbare auch nicht.
Die sichtbare Materie "klumpt" und strahlt, die dunkle Materie ist relativ gleichmäßig verteilt, aber in geringer Konzentration in den Halos.

Wenn man auf die Waage steigt, merkt man die Nanogramms in uns nicht, wir sind nicht fünfmal schwerer - Dip
... aber die Galaxien sind es, weil da viel Platz zwischen den sichtbaren Sternen ist für die dunkle Materie
 

Chrischan

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Warum gleich so kompliziert? Herr Rönnau hat in seinem Anfangspost eine Frage gestellt, die auf einer aus der Luft gegriffenen Folgerung von ihm entstanden ist.
[..]Daraus folgt, dass sie schneller sind als die näheren Galaxien. Was bedeutet, dass in der Vergangenheit die Ausdehnung des Universums schneller war, als heute. [...]
Die erste Folgerung ist ok, aber die zweite nicht zwingend.

Schauen wir uns das erstmal ganz simpel an, ohne ART, etc. und auf kleinen Skalen. Da kommt dann vielleicht auch der kreative Herr Rönnau mit. Ein Versuch schadet nicht.

Betrachten wir eine gleichmäßige Ausdehnung mit Objekten in konstanten Abständen und das noch 1-dimensional, d.h. jedes Objekt entfernt sich mit konstanter Geschwindigkeit von seinen Nachbarn:
Code:
[FONT=fixedsys]1                 2                3[/FONT][FONT=fixedsys]                 4[/FONT][FONT=fixedsys]                 5[/FONT][FONT=fixedsys]                6[/FONT][FONT=fixedsys]                 7[/FONT][FONT=fixedsys]                 8[/FONT][FONT=fixedsys]               9[/FONT][FONT=fixedsys]
*-----v------*-----v------*-----v------*-----v------*-----v------*-----v------*-----v------*-----v------*[/FONT]
Die * sind die Objekte und darüber die Nummern der Objekte.

Aus Sicht von Objekt 2 entfernt sich Objekt 1 mit der Geschwindigkeit V und ebenso schnell entfernt sich Objekt 3. Das gilt für jedes Objekt zu seinen beiden direkten Nachbarn.
Aus Sicht von Objekt 2 entfernen sich damit die einzelnen Objekte mit den Geschwindigkeiten:
Objekt 1 = V
Objekt 3 = V
Objekt 4 = 2V
Objekt 5 = 3V
Objekt 6 = 4V
Objekt 7 = 5V
Objekt 8 = 6V
Objekt 9 = 7V

Je weiter, desto schneller, mit konstanter Ausdehnung...
 

ralfkannenberg

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Warum gleich so kompliziert? Herr Rönnau hat in seinem Anfangspost eine Frage gestellt, die auf einer aus der Luft gegriffenen Folgerung von ihm entstanden ist.
Hallo Chrischan,

das hat Bynaus ja auch schon erklärt.


Je weiter, desto schneller, mit konstanter Ausdehnung...
Und Du hast es nun dankenswerterweise noch etwas anschaulicher ausgeführt :)


Freundliche Grüsse, Ralf
 

ralfkannenberg

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Da sie das Übergewicht im System haben, ist es fraglich wie die Gravitationsberechnungen der bekannte Materie und Energie dann noch funktionieren kann.
Wie können sie mir das erklären?
Sehr geehrter Herr Rönnau,

ich bin mir nicht sicher, ob Sie die Antwort von Herrn Senf richtig einordnen: die von Ihnen - völlig zurecht ! - angesprochenenen Phänomene der Dunklen Materie und der Dunklen Energie waren zu Zeiten Newtons und Einsteins noch nicht bekannt; damals waren beispielsweise auch die Form unserer Milchstrasse sowie die Frage, ob der Andromedanebel Teil unserer Milchstrasse sei, noch nicht abschliessend geklärt.


Freundliche Grüsse, Ralf Kannenberg
 

kreativzeitnetz

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Grüßt euch,
Frage zur Entfernungsmessung von Galaxien
Erddaten:
Geschwindigkeit, Sonne um die Milchstraße: 792.000 km/h
Sonnenjahr: 365,24219 Tage
Berechnung: Entfernung der Reise von der Erde in einem halben Jahr, um die Milchstraße
792.000 km/h * 24h * 365,24219 = 3471,26177376 Mio. km
Die Erde bewegt sich also in einem halben Jahr um die Milchstraße um
3471,261773.76 Mio. km
Der Ø mittlere Erdbahn um die Sonne ist 299,20 Mio. km.
Daraus ergibt sich:
3471,26177376 Mio. km / 299,2 = 11,60181074117647
Folglich bewegt sich die Erde in einem halben Jahr, mehr als 11-mal ihrem Ø ihrer mittleren Erdbahn um die Sonne.
Wird das bei der Entfernungsmessung der Galaxien berücksichtigt?

Georg Rönnau
 

ralfkannenberg

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Folglich bewegt sich die Erde in einem halben Jahr, mehr als 11-mal ihrem Ø ihrer mittleren Erdbahn um die Sonne.
Wird das bei der Entfernungsmessung der Galaxien berücksichtigt?
Sehr geehrter Herr Rönnau,

ich habe nun Ihre Rechnung nicht überprüft, aber gesetzt den Fall, sie ist richtig, dann beträgt diese Abweichung ca. 22 AU.

Wieviel macht das bei mehreren Millionen Lichtjahren aus ?


Ganz zu schweigen davon, dass so eine Galaxie mehr als 22 AU Durchmesser hat !


Freundliche Grüsse, Ralf Kannenberg
 

kreativzeitnetz

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Man kann sich die Expansion des Universum mit einem Ballon visualisieren, auf dem Punkte aufgemalt sind. Die Expansion des Ballones (Universums) lässt die Punkte (Galaxien) auseinander driften - je weiter zwei Punkte voneinander entfernt sind, desto schneller. Die tatsächliche Expansionsgeschwindigkeit kann dabei durchaus variieren, aber das ändert nichts am Grundsatz, dass die Flucht der ferneren Galaxien immer schneller erfolgt als jene der näheren. Im Gegensatz zum Ballon-Modell sind wir beim Universum nicht in der Lage, die Galaxien an ihrem "jetzigen" Ort zu sehen. Stattdessen sehen wir sie dort (inklusive passender Rotverschiebung), wo sie waren, als das nun beobachtete Licht ausgesendet wurde.


Wenn ich das richtig verstehe, kann man durch eine einfache Berechnung der wachsenden Abstände, am Beispiel des Ballon feststellen und daraus die Fluchtgeschwindigkeit ermitteln.
Die kürzeste Entfernung zwischen zwei Punkten auf dem Ballon ist eine Gerade. Es wird ein Punkt als Ausgangspunkt bestimmt und den Winkel zum nächsten Punkt ermittelt.
Das kann durch die Formel: Tanges (α / 2) * Radius * 2 berechnet werden.
Wie daraus die Flucht der ferneren Galaxien immer schneller erfolgen berechnet werden kann, ist mir schleierhaft?

Georg Rönnau
 

Bernhard

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Wenn ich das richtig verstehe, kann man durch eine einfache Berechnung der wachsenden Abstände, am Beispiel des Ballon feststellen und daraus die Fluchtgeschwindigkeit ermitteln.
Das Ballon-Modell dient vorwiegend der Anschauung und nur schlecht oder nicht für kosmologische Rechnungen.

Für mehr Details siehe: https://astro.ucla.edu/~wright/CosmoCalc.html mit Tutorial

Die kürzeste Entfernung zwischen zwei Punkten auf dem Ballon ist eine Gerade.
Auf der Kugel ist das ein Großkreis: https://de.wikipedia.org/wiki/Großkreis
 

julian apostata

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Wie daraus die Flucht der ferneren Galaxien immer schneller erfolgen berechnet werden kann, ist mir schleierhaft?

Die anziehende Kraft zwischen 2 Galaxienhaufen ist proportional zu 1/r². Das heißt, wenn sich r verdoppelt ist die Anziehungskraft auf ein Viertel gesunken.

Die abstoßende Kraft ist proportional zu r. Wenn als r sich verdoppelt, hat die abstoßende Kraft sich auch verdoppelt.

War nun in der Anfangsphase die anziehende Kraft größer als die abstoßende, so hat sich r durch die Wucht des Urknalls trotzdem vergrößert. Die Expansion verlief nur gebremst.

Irgendwann kam jedoch der Zeitpunkt, wo die Abstoßung größer wurde, als die Anziehung. Seitdem beschleunigt sich die Expansion.
 

kreativzeitnetz

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Grüßt euch,
Frage?
Galaxien bewegen sich ständig von ihrem Platz und drehen sich. Da bei der Drehung eines Objekts, von äußeren Kräften, die Bahn beeinflusst wird, gehe ich davon aus, dass die Galaxien auch dadurch beeinflusst werden. Dadurch verändern sich die Bewegungsbahnen der Galaxien.
Liege ich da richtig?

Georg Rönnau
 

Bernhard

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Galaxien bewegen sich ständig von ihrem Platz und drehen sich. Da bei der Drehung eines Objekts, von äußeren Kräften, die Bahn beeinflusst wird, gehe ich davon aus, dass die Galaxien auch dadurch beeinflusst werden. Dadurch verändern sich die Bewegungsbahnen der Galaxien.
Liege ich da richtig?
Nicht wirklich. Man sieht das zB an den Planeten im Sonnensystem. Die Rotation eines Planeten hat so gut wie gar keinen Einfluss auf dessen Bahn. Der Drehimpuls des Planeten bleibt bis auf Gezeitenwirkungen konstant. Die Bewegung des Schwerpunktes der Planeten wird von der Schwerkraft der Sonne und den anderen Planeten bestimmt.

Bei Galaxien spricht man eher von Strukturbildung, wenn zB Galaxienhaufen gebildet werden. Diese Strukturbildung wird maßgeblich von Dunkler Materie und den Details der einzelnen Galaxien wie Geschwindigkeit und Masse gesteuert.
 

kreativzeitnetz

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Grüßt euch,
Da stellt sich mir eine Frage:
Der Andromedanebel und die Milchstraße nähern sich, gibt es Galaxien, die sich in ihrer Position anderen nähern oder entfernen?

Georg Rönnau
 
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