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Thema: kosmologische Rotverschiebung

  1. #1
    Registriert seit
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    Standard kosmologische Rotverschiebung

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    Hallo zusammen,

    dies ist mein erster Beitrag im astronews-Forum, weshalb ich schon mal im Vorhinein um Milde bitten möchte, falls ich die Rubrik verfehlt haben sollte...

    Ich habe eine Frage zur kosmologischen Rotverschiebung und der Energieerhaltung dabei.

    Ich fang mal so an: bei der gravitativen Rotverschiebung wird doch der Betrag
    delta(E), der aus der Frequenzverschiebung delta(f) resultiert, in potentielle Energie bezüglich des Schwerefeldes gesteckt. Energieerhaltung ohne Frage.

    Bitte korrigiert mich, falls ich hier bereits falsch liegen sollte

    Wie verhält sich das nun mit der kosmologischen Rotverschiebung?

    Ich stelle mir ein Probephoton vor, das weit ab von irgenwelchen relevanten Gravitationsfelder (es könnte gerade einen dieser voids durchqueren), durch das All reist.

    Falls der zurückgelegte Weg sehr gr0ss wird, wird doch diese Art der Rotverschiebung relevant.

    Aus delta(f) resultiert auch hier der Verlust eines Betrages delta(E) des Photons.

    Aber wo steckt dieser Energiebetrag? Schuldet das Photon dem bereits durquerten, derweil ja ständig expandierten Raum diesen Betrag?

    Oder gilt hier die klassische Energieerhaltung nicht (wie z.B. bei quantenmechanischen Vorgängen) ?

    Hab wirklich versucht mich schlau zu machen, aber irgendwie komm ich da auf keinen grünen Zweig ...

    Wär nett, wenn mir da jm. auf die Sprünge helfen könnte, schliesslich will man
    in seinem physikalischem Weltbild ja keine Lücken, und schon gar keine derartig fundamentalen.

    MfG KokosCurry

  2. #2
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    Standard

    Hallo KokosCurry,

    willkommen im Forum.

    Die Energie ist nicht weg. Sie steckt, wenn Du so willst, in der Expansion. Würde die Expansion zum Stillstand kommen und der Raum anschließend wieder schrumpfen, käme es auch zur Umkehrung der Rotverschiebung.

    Herzliche Grüße

    MAC

  3. #3
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    462

    Standard

    Zitat Zitat von KokosCurry Beitrag anzeigen
    Ich fang mal so an: bei der gravitativen Rotverschiebung wird doch der Betrag delta(E), der aus der Frequenzverschiebung delta(f) resultiert, in potentielle Energie bezüglich des Schwerefeldes gesteckt.
    Es gibt keine Frequenzverschiebung, die sogenannte 'gravitative Rotverschiebung' der Photenen resultiert lediglich aus dem unterschiedlich schnellen Zeitverlaufes auf unterschiedlichem Gravitationspotential.

    Zitat Zitat von KokosCurry Beitrag anzeigen
    Energieerhaltung ohne Frage.
    Richtig, die Energie (E=h*f) bleibt gleich, denn es ändert sich nichts an der Frequenz der Photonen. Letztere wird auf unterschiedlichem Gravitationspotential lediglich mit unterschiedlich schnell gehenden Uhren gemessen.

  4. #4
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    30.03.2006
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    Oldenburg
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    1.790

    Standard

    Moin, Klaus,
    Zitat Zitat von Klaus Beitrag anzeigen
    die Energie (E=h*f) bleibt gleich, denn es ändert sich nichts an der Frequenz der Photonen.
    so, wie du das schreibst, klingt das, als wäre f konstant und h variabel.
    Geändert von FrankSpecht (28.11.2008 um 02:17 Uhr)
    cs, Frank
    frank-specht.de

  5. #5
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    6.040

    Standard

    Macs Erklärung ist auch im Rebhahn Seite 12 zu finden. Nur bezieht sie sich dort auf Materie, also auf Teilchen mit Ruhemasse.
    Kann man das nun auf das Photon anwenden?
    Nein, meint offenbar Klaus.
    Seine Erklärung verstehe ich aber nicht; denn eine Frequenzverschiebung wird doch gemessen. Und von einer frequenzunabhängigen Zeitdilatation lese ich zum ersten Mal. Allerdings hängt das Resultat der Messung vom Ort ab: Je näher am Objekt, desto geringer die Verschiebung.
    Aber auf grossen Skalen ergäben sich im Mittel an jedem Standort dieselben Werte, und die ändern mit der Expansion global und isotrop.
    Weshalb sollen diese sich mit der Zeit ändernden Werte bei der globalen Energiebuchhaltung keine Rolle spielen?

    Man kann leicht erkennen, dass ich nun gar nichts mehr verstehe.
    Orbit

  6. #6
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    419

    Standard

    Nach allem, was ich weiß, ist die Energie, zumindest aus praktischen Gesichtspunkten, einfach weg. Die Raumexpansion beachtet in der Regel den Energie- und Impulserhaltungssatz nicht. Denn es geht auch Impuls verloren, wenn die Photonen Energie verlieren. Bei ihnen sind diese Größen proportional zueinander.
    Die Expansion kann allerdings auch Energie ins Universum hineinbringen. Wenn zwei Galaxien voneinander entfernt werden muss die Expansion Arbeit gegen die Gravitationskraft verrichten.

  7. #7
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    Standard

    Zitat Zitat von mac Beitrag anzeigen
    Hallo KokosCurry,

    willkommen im Forum.

    Die Energie ist nicht weg. Sie steckt, wenn Du so willst, in der Expansion. Würde die Expansion zum Stillstand kommen und der Raum anschließend wieder schrumpfen, käme es auch zur Umkehrung der Rotverschiebung.

    Herzliche Grüße

    MAC
    Hallo Mac, danke für den Willkommensgruß,

    An die zeitliche Reversibilität dieses Prozesses hatte ich auch schon gedacht.

    Ich vermute mal, dass die Anschaulichkeit hier wohl leiden muss. Wie sich nun ein Raumvolumen vor dem Durchgang eines Photons vom Zustand nach der "Energieabgabe" des Quants an dieses gedachte Volumen unterscheidet, kann ich mir bildlich nicht vorstellen, aber vielleicht gibts da einfach keine Analogie ...

    Was die Qualität dieses Vorgangs betrifft, da gefällt mir der Post von MGZ eigentlich recht gut, der den Ausdruck "aus praktischen Gesichtspunkten" benutzt.

    Zitat Zitat von Klaus Beitrag anzeigen
    Es gibt keine Frequenzverschiebung, die sogenannte 'gravitative Rotverschiebung' der Photenen resultiert lediglich aus dem unterschiedlich schnellen Zeitverlaufes auf unterschiedlichem Gravitationspotential.
    Hallo Klaus,
    ich dachte allerdings wirklich auch, wie Orbit weiter unten schreibt, dass alles was gegen die Grav. ankämpfen muss, Energie verliert, ob Ruhemasse oder nicht.
    Deinem relativistischen Ansatz kann ich nicht ganz folgen, kannst du mir das Ganze vielleicht ausschliesslich aus energetischer Sicht schildern?
    (Ich dachte man kann den Energieverlust von Sonnen-Photonen, die bei uns ankommen, messen, auch wenn er wohl extrem klein sein muss)

    Zitat Zitat von FrankSpecht Beitrag anzeigen
    Moin, Klaus,

    so, wie du das schreibst, klingt das, als wäre f konstant und h variabel.
    langsam krieg ich Angst

    Zitat Zitat von Orbit Beitrag anzeigen

    Man kann leicht erkennen, dass ich nun gar nichts mehr verstehe.
    Orbit
    Hallo Orbit,
    Da reihe ich mich erst mal hinter dir ein....

    Zitat Zitat von MGZ Beitrag anzeigen
    Nach allem, was ich weiß, ist die Energie, zumindest aus praktischen Gesichtspunkten, einfach weg. Die Raumexpansion beachtet in der Regel den Energie- und Impulserhaltungssatz nicht. Denn es geht auch Impuls verloren, wenn die Photonen Energie verlieren. Bei ihnen sind diese Größen proportional zueinander.
    Die Expansion kann allerdings auch Energie ins Universum hineinbringen. Wenn zwei Galaxien voneinander entfernt werden muss die Expansion Arbeit gegen die Gravitationskraft verrichten.
    Huhu MGZ,
    wie oben erwähnt gefällt mir deine Beschreibung sehr gut, stellt sich mir gerade die Frage, ob man das energetische Netto der Expansion weiss.
    Kommt daduch mehr Energie ins All (Arbeit geg. Grav) oder verschlingt dieser Prozess mehr Energie (durch kosmolog. Rotverschiebung aller elekmagn. Quanten eben) oder ist netto =0 (würd mich auch nicht überraschen...)?

    Danke für all eure Antworten

    Mfg

    KokosCurry

  8. #8
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    Eigentlich steht hier doch alles drin.

  9. #9
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    Nathan5111
    Es geht hier um die kosmologische Rotverschiebung, nicht um die gravitative. Ich kann deshalb zwischen Deinem Link und der eigentlichen Threadfrage keinen Zusammenhang sehen. Aber vielleicht kannst Du ja in einem kurzen Nachtrag noch erklären, was sich hinter Deinem dem Orakel 'alles' verbirgt.
    Orbit
    Geändert von Orbit (28.11.2008 um 20:48 Uhr)

  10. #10
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    Erst maulen, dann Link lesen?

    Aber langsam, für höhere Umlaufbahnen: Ich hatte auf das Kapitel "Rotverschiebung" in Andreas Müllers Lexikon verlinkt, in dem alle Aspekte, also kosmologische, gravitative und Doppler-Rotverschiebung, auch in Bezug auf Energieerhaltung erschöpfend behandelt werden. (Ich habe den Link allerdings nicht noch einmal ausprobiert, da 'das' bisher immer funktioniert hat.)

    Wer lesen kann, ist klar im Vorteil.

    PS: Ich habe es ausprobiert, es geht!
    Geändert von Nathan5111 (28.11.2008 um 21:06 Uhr) Grund: PS

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