Wieso beschleunigte Expansion im All?

[Yochen]

Hallo,

bin neu im Forum und mir ist unklar, wieso das Universum beschleunigt expandieren soll.

Bei sehr weit entfernten Sternen mit starker Rotverschiebung findet man, daß sie eine größere Entfernung haben, als ihnen aufgrund der Rotverschiebung zustehen würde.
Wie in diesem Artikel: Der Knall wird immer schneller
am Beispiel von Supernoven vom Typ Ia als "Standardkerzen".
Deshalb wird das Modell einer beschleunigten Expansion angenommen, also eine dunkle Energie zieht die Sterne schneller nach außen, also nimmt die Geschwindigkeit überproportional mit der Entfernung zu. Richtig ?

Es müßte aber genau das Gegenteil sein, wie folgendes Beispiel zeigt:

Betrachten wir 4 Radfahrer, die alle zum selben Zeitpunkt vom selben Ort abfahren (so wie Materie beim Urknall).
Alle Radler fahren eine Stunde (Zeitpunkt der Beobachtung).

Radler 1: fährt konstant mit v = 10 km/h, a = 0.
Radler 2: fährt konstant mit v = 20 km/h, a = 0.
Radler 3: startet mit v = 10 km/h und beschleunigt konstant in t = 1 h auf 20 km/h: a = 10 km/h^2.
Radler 4: startet mit v = 20 km/h und verzögert konstant in t = 1 h auf 10 km/h: a = -10 km/h^2.

Mit der einfachen Formel: s = v * t + a/2 * t * t
ergeben sich nach 1 h folgende Werte:
Radler: . . . . 1 .2 .3 .4
Strecke in km: 10 20 15 15
Tempo in km/h: 10 20 20 10

Radler 1 und 2 folgen der Hubble-Konstante.

Radler 2 und 3 haben dieselbe "Rotverschiebung", da sie mit 20 km/h gleich schnell sind. Radler 3, der konstant beschleunigt, ist aber NÄHER als erwartet! 15 anstatt 20 km. Das heißt, wenn die Sterne im All beschleunigt expandieren, sollten sie näher sein, als ihre Rotverschiebung vermuten läßt. Sie hatten ja vorher eine geringere Geschwindigkeit, können also noch nicht so weit gekommen sein, als wenn sie die jetzige Geschwindigkeit von Anfang an gehabt hätten.

Im Gegensatz dazu:
Radler 1 und 4 haben auch dieselbe "Rotverschiebung", beide mit 10 km/h. Radler 4 ist aber WEITER weg als erwartet! 15 anstatt 10 km. Das heißt, wenn sich die Expansion der Sterne mit der Zeit verlangsamt, sollten sie weiter weg sein als ihre Rotverschiebung vermuten läßt. Und genau das wird ja auch beobachtet! Die zusätzliche Entfernung können sie ja nur durch eine frühere, höhere Geschwindigkeit erreicht haben.

Somit sollten die Beobachtungen eine Abnahme der Expansionsgeschwindigkeit der Sterne beschreiben.

Also wie kommt man jetzt auf eine sich beschleunigende anstatt eine sich verzögernde Expansion?

Bin gespannt,
Yochen

[mac]

Hallo Yochen,

herzlich willkommen hier im Forum.

also nimmt die Geschwindigkeit überproportional mit der Entfernung zu. Richtig ?

nein! Im Gegenteil. In einem, nach dem Standardmodell isotropen Universum ist die Ausdehnungsgeschwindigkeit zum Zeitpunkt t überall gleich.

Deine Frage kann dir vielleich diese Text von Ned Wright beantworten http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmology_faq.html#CC

Herzliche Grüße

MAC

[Yochen]

Hallo MAC,

vielen Dank für den Link, den hab ich gelesen.

So wie ich das verstehe, geht man also davon aus, daß die kosmologische Konstante, also die Hubble-Konstante, immer auch konstant ist und eine größere Entfernung eine beschleunigte Expansion bedeutet.

Nehmen wir mal an, die heute beobachteten entfernten Ia Supernovas waren früher noch schneller und wurden, z.B. durch Gravitationskräfte, auf den heutigen Wert ihrer Rotverschiebung verlangsamt. Auch dann wären sie weiter entfernt als nach der Hubble-Konstante berechnet. Würde man dann nicht dasselbe beobachten wie heute?

Oder anders gefragt:
Wie müßten denn die Beobachtungs-Ergebnisse sein, die ein Modell der Verlangsamung entfernter Sterne unterstützen würden, ohne eine beschleunigte Expansion anzunehmen?

Herzliche Grüße,
Yochen

[Orbit]

Hallo Yochen

...daß die kosmologische Konstante, also die Hubble-Konstante, immer auch konstant ist und eine größere Entfernung eine beschleunigte Expansion bedeutet.

Die Hubble-Konstante (H) und die Kosmologische Konstante (Omega Lambda) sind zwei verschiedene Dinge.
H ist nach dem Standardmodell nur bis zu einer Entfernung von etwas 450 Millionen Lichtjahren konstant. Sie gibt, wie schnell sich gravitativ gebundene Systeme von einander entfernen. Diese Geschwindigkeit nimmt proportional zur Entfernung konstant zu. Allerdings gilt diese konstante Zunahme ab 450E6 LJ nicht mehr.
Omega Lambda ist ein konstanter Dichteparameter. Man nimmt an, dass er ca. 0,7 sei, was bedeutet, dass das Universum aus 70% (neuere Berechnungen ergeben einen etwas höheren Wert) Dunkler Eneregie bestehe, die für die beschleunigte Expansion des Universums verantwortlich sei.

Vielleicht müsstest Du nun Deine restlichen Fragen nochmals neu formulieren.

Gruss Orbit

[jonas]

In dem Zusammenhang hätte ich auch mal eine Frage: Bis zu welcher Entfernung kann man eigentlich eine SN1A noch messen und sie zum direkten Vergleich mit der Rotverschiebung noch heranziehen? Geht das bis zum Rand des sichtbaren Universums, oder ist bereits lange vorher eine Grenze, ab der die Messungenauigkeit zu gross wird?

[mac]

Hallo Jonas,

vielleicht hilft Dir das
http://www.astro.ucla.edu/~wright/sne_cosmology.html
ein wenig weiter?

Herzliche Grüße

MAC

[Bewegt]

Hallo,
hab früher schon ma zum Thema ne Frage gehabt, aber niemand weiss was?
Warum konnte die komprimierte Masse gegen ihre eigenes Schwerkraftfeld expandieren, obwohl komprimierte Masse eher stärkere Anziehungskraft erzeugt?

hier
http://www.astronews.com/forum/showp...4&postcount=82
letzter Treath-eintrag, keine Antwort darauf

[komet007]

H ist nach dem Standardmodell nur bis zu einer Entfernung von etwas 450 Millionen Lichtjahren konstant.

Hallo Orbit

wie kommst du auf 450 Mio LJ?
H(0) ist bis zu einer Entfernung von 400 Mpc, also ca 1,3 Mrd. LJ konstant und hat mit gravitativ gebundenen Systemen überhaupt nichts zu tun.

Gruß

[komet007]

Hallo,
hab früher schon ma zum Thema ne Frage gehabt, aber niemand weiss was?

Hallo Bewegt

ich denke, dass du darauf auch keine plausible Antwort erhalten wirst.

[komet007]

In dem Zusammenhang hätte ich auch mal eine Frage: Bis zu welcher Entfernung kann man eigentlich eine SN1A noch messen und sie zum direkten Vergleich mit der Rotverschiebung noch heranziehen? Geht das bis zum Rand des sichtbaren Universums, oder ist bereits lange vorher eine Grenze, ab der die Messungenauigkeit zu gross wird?

Hallo Jonas

die optische Grenze liegt derzeit bei 9 Mrd. LJ.

Gruß