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Thema: Expansion des Lichtes schneller als die Expansion des Raumes?

  1. #1
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    Standard Expansion des Lichtes schneller als die Expansion des Raumes?

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    ich hab da mal eine frage
    und zwar:
    Das universum expandiert im moment mit einer geschwindigkeit von 20
    000 m/s
    Photonen doch mit annähernd 300 mio. m/s
    sind also schneller
    nun die frage was passiert mit den photonen wenn sie ans ende des
    universums gelangen oder tun sie dass nie? und falls sie es doch tun
    ist wimmelt es dann von photonen am rand des universum?
    muss sich dass universum nach meiner annahme nicht mind genauso
    schnell wie c bewegen???


    ich bedanke mich schon mal für eure antworten und hoffe meine annahmen
    waren nicht all zu banal

  2. #2
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    Standard

    Zitat Zitat von renek85 Beitrag anzeigen
    ich hab da mal eine frage
    und zwar:
    Das universum expandiert im moment mit einer geschwindigkeit von 20
    000 m/s
    Da bist Du leider falsch informiert, es expandiert sogar mit Überlichtgeschwindigkeit.

    Gruß Micha.
    Angst vor schwarzen Löchern am CERN (LHC)?
    Guckst Du: LHC / CERN - FAQ

  3. #3
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    Standard

    Das universum expandiert im moment mit einer geschwindigkeit von 20'000 m/s
    renek85
    Das gilt für die Oberfläche einer Raumkugel mit einem Radius von einer Million Lichtjahren, in deren Mitte Du als Beobachter sitzt. Je weiter Du hinaus schaust, desto schneller wird diese scheinbare Fluchtgeschwindigkeit. Bei einer Distanz von einer Milliarden Lichtjahren sind's dann schon 20 Millionen m/s oder 1/15tel c. So vereinfacht gerechnet, erreicht die scheinbare Fluchtgeschwindigkeit bei einem Kugelradius von 15 Milliarden Lichtjahren c.
    Weiter draussen wird die scheinbare Fluchtgeschwindigkeit grösser als c, wie Micha auch schon angedeutet hat.
    'Scheinbar' schreibe ich stets, weil die beobachteten Objekte gar nicht fliehen, im Gegenteil: Man kann sie als ruhend betrachten. Nur der Raum zwischen ihnen dehnt sich.
    nun die frage was passiert mit den photonen wenn sie ans ende des
    universums gelangen oder tun sie dass nie?
    Sie tun das nie; denn das Universum hat keinen Rand.

    Willkommen im Forum!

    Orbit

  4. #4
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    Standard

    Das heisst das dass Universum schneller als das icht expandiert?

  5. #5
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    Standard

    Hallo renek85,

    willkommen im Forum.

    Das Universum expandiert, dehnt sich aus. Die Geschwindigkeit mit der es das tut, gibt man an mit dem sogenannten Hubble-Parameter (früher sagte man Hubblekonstante).

    Der Hubble-Parameter wird heute mit:

    H0 ca. = 73 km/Sekunde und pro Megaparsec angegeben.

    Was heißt das?

    Objekte (also z.B. Galaxien), die 100 Megaparsec von uns entfernt sind, (das sind rund 326 Megalichtjahre oder 326.000.000 Lichtjahre), bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von 100 * 73 km/Sekunde von uns weg. Ringsherum, egal wohin wir auch ‚schauen‘.

    Galaxien die 200 Megaparsec entfernt sind, bewegen sich doppelt so schnell von uns weg, also 200 * 73 km/s.

    Man kann leicht sehen, daß es eine Entfernung gibt, hinter der sich die Galaxien schneller als Lichtgeschwindigkeit von uns weg bewegen. (300.000 km/s / (73 km/s/Megaparsec) = 4109 Megaparsec (13,3 Milliarden Lichtjahre). Nicht nur, weil wir genau wissen, daß das nicht möglich ist, gehen wir davon aus, daß sich nicht die Galaxien von uns weg bewegen, sondern der Raum expandiert. So weit, so einfach.

    Jetzt wird es aber komplizierter.

    Üblicherweise werden Entfernungen in der Astronomie in Lichtjahren oder in Parsec angegeben. Das wird zwar wie eine Entfernung behandelt, aber eigentlich meint man genau das, was es wörtlich heißt. So lange hat das Licht zu uns gebraucht.

    Na, das ist doch dasselbe, könnte man jetzt vielleicht sagen. Stimmt, aber nur in der ‚Nähe‘. Wenn das Licht von weit weg zu uns kommt, dann hat sich der gesamte Raum in der Zwischenzeit , während es unterwegs war, ausgedehnt. Wenn es, sagen wir mal 1 Milliarde Jahre zu uns unterwegs war, dann ist die Quelle, von der es gestartet ist, inzwischen weiter von uns weg, als diese 1 Milliarde Lichtjahre und als es damals gestartet ist, war seine Quelle näher bei uns, als 1 Milliarde Lichtjahre.

    Du hast vielleicht schon mal gehört oder gelesen, daß das Universum 13,7 Milliarden Jahre alt ist. Das älteste Licht das wir ‚sehen‘ (man kann es nur mit Radioteleskopen messen, also nicht mit den Augen sehen), war fast genau so lange unterwegs. Das Raumgebiet, von dem aus es gestartet ist, die Lichtquelle also, ist heute gut 40 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt. Das Licht das heute von dort startet, werden wir niemals zu sehen bekommen, weil sich das Universum (nach dem heutigen Wissensstand) immer schneller ausdehnt.

    Wenn Du mehr wissen willst, dann frag ruhig.

    Herzliche Grüße

    MAC

  6. #6
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    Standard

    Das Universum expandiert "derzeit" (= der Wert, den wir heute mit Beobachtungen ermitteln) mit einer Geschwindigkeit von 73 km/(s * mpc).
    Zugleich wissen wir, dass das Universum beschleunigt expandiert.
    Wie ist die Hubble-Variable dann aufzufassen.
    Wenn wir, illusorisch, alle auch noch so weit entfernten Objekte in ihrem Jetztzustand (der Zustand, den wir erst in etlichen Jahren sehen können) beobachten *könnten*, welchen Wert hätten wir dann?
    Ist der Wert, bedingt durch die beschleunigte Expansion, nicht von beschränktem Aussagewert für die Größe und Expansionsgeschwindigkeit unseres Universums?

  7. #7
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    Standard

    Hallo Gernot,

    diese 73 km s^-1 mpc^-1 ist die derzeitige Expansionsgeschwindigkeit, überall im Universum. Diese Aussage hat als Voraussetzung, daß das Universum auf großen Skalen homogen ist und sich auf diesen großen Skalen überall gleich verhält. Beobachtungen die das ausschließen sind mir nicht bekannt.

    Wir können natürlich heute nicht beobachten, was heute in größeren Entfernungen von uns stattfindet, aber in allen ‚Gegenden‘ die wir beobachten können, sieht es in vergleichbaren Entfernungen (was ja gleichbedeutend ist, mit vergleichbarem zeitlichen Abstand vom Urknalll) rings um uns herum so ähnlich aus, so daß wir innerhalb dieser zeitgleichen Kugelschalen um uns herum keine Unterschiede feststellen können, die diese Homogenitätsannahme widerlegen. Im Gegenteil, sie bestätigen sie immer nur. Erst wenn wir die verschiedenen ‚Kugelschalen‘ untereinander vergleichen, sehen wir eine (mit der Entfernung, also auch mit der Zeit) fortschreitende Entwicklung der großräumigen Strukturen, weg von fast vollkommen homogener Verteilung der leuchtenden Materie, hin zu der immer gröber werdenden schwammartigen Struktur die die leuchtende Materie inzwischen in unserer ‚näheren‘ Umgebung in Form von Galaxienclustern und Superclustern und den ‚filamentartigen Materiebrücken‘ dazwischen (die ja ihrerseits auch aus zahlreichen Galaxien bestehen) durch das Wirken der Schwerkraft erreicht hat.



    Wie kommt man jetzt zu der Auffassung, daß sich das Universum beschleunigt ausdehnt?
    Durch die (beobachtbare, auf die Ausdehnung des Raumes zurückgeführte) Rotverschiebung, kombiniert mit dem Hubbleparameter, kann man die zurückgelegte Entfernung des Lichtes errechnen, welches unsere Teleskope heute erreicht. Über diese so errechnete Entfernung kann man einen Erwartungswert für die ‚Helligkeit‘ ganz bestimmter ‚Standardkerzen‘ ermitteln. Die bei diesen Entfernungen verwendete Standardkerze sind SN1a-Explosionen.

    Ende des letzten Jahrhunderts konnte und hat man deren Helligkeit und Rotverschiebung mit den eigentlich zu erwartenden Werten verglichen und (mit statistischen Verfahren) entdeckt, daß es da in großen Entfernungen Abweichungen gibt, die man als beschleunigte Expansion deuten kann.

    Ich kenne den aktuellen Stand dieser (nur mit großem Aufwand möglichen) Messungen nicht. Mein letzter Stand ist, daß dieser Vergleich der erwarteten und der gemessenen Daten besser zu einer beschleunigten Expansion, als zu einer gleichförmigen oder gar zu einer langsamer werdenden Expansion passen, ohne daß sie die letzteren schon sicher ausschließen könnten. Aber wie gesagt, das könnte heute schon überholt sein.



    Herzliche Grüße

    MAC

  8. #8
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    Standard

    Hallo !
    Vielleicht habe ich hier einen Experten gefunden? Hier meine Fragen :
    -Warum ist die Berechnung für z>0,1 so kompliziert ?
    - wie groß ist die "Fluchtgeschwindigkeit " für z.B. z=10 und wie groß ist der
    Abstand zur Zeit wo das Proton z=10 mitbekommen hat ?
    Danke zunächst
    Brockhoff

  9. #9
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    Standard

    Hallo Brockhoff,

    Zitat Zitat von Brockhoff Beitrag anzeigen
    Warum ist die Berechnung für z>0,1 so kompliziert ?
    ist sie das? Wahrscheinlich deshalb, weil wir Schwierigkeiten haben bei der Vorstellung, daß das was wir jetzt sehen, nicht identisch ist mit dem was ‘jetzt‘ ist.



    Zitat Zitat von Brockhoff Beitrag anzeigen
    wie groß ist die "Fluchtgeschwindigkeit " für z.B. z=10
    jetzt 686000 km/s (71 km/s für H0)



    Zitat Zitat von Brockhoff Beitrag anzeigen
    und wie groß ist der
    Abstand zur Zeit wo das Proton z=10 mitbekommen hat ?
    Jetzt 9661,2 Megaparsec (31,511E9 Lichtjahre) und damals, als es emittiert wurde 878,3 Megaparsec (2,864E9 Lichtjahre)

    Siehe Dazu:
    http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmolog.htm
    und
    http://www.astro.ucla.edu/~wright/ACC.html

    Herzliche Grüße

    MAC

    PS Übrigens, hat das Photon diese Rotverschiebung nicht bei der Emission mitbekommen, sondern unterwegs 'erworben'
    Geändert von mac (23.03.2012 um 13:59 Uhr) Grund: PS nachgetragen

  10. #10
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    Tausend Dank !
    Also richtig wäre : bis z<=0,1 ist die Formel cz=H0 * d eine Approximation.
    Fragen : Spielt bei der Entfernungs- bzw. Geschwindigkeitsberechnung die SRT überhaupt eine Rolle ?
    Wie kommt das Licht von einem Objekt zu mir, wenn dieses sich mir gegenüber mit v>c wegbewegt ?

    Wenn ich sie mit meinen Frage nerve, dann einfach nicht beantworten. Mein Wahlspruch von Einstein lautet:
    "Neugier ist wichtiger als Wissen"
    mfg Brockhoff

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