Milchstrasse....

Merlin2000

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Hallo an alle.

Ich hab die Frage schon mal an "Frag Astronews" geschickt, sie wurde aber nicht beantwortet, also frag ich hier nochmal, vielleicht kann mir das ja jemand beantworten.

Also die Sonne dreht sich in etwa in 250 millionen Jahren einmal ums Zentrum der Milchstrasse. Aber was ist mit den anderen Sternen? Drehen sich denn alle gleichschnell?
Ich mein jetzt nicht Sterne ganz innen, oder ganz aussen, sondern mehr so Sterne in unserer Nachbarschaft. Sind Alpha Centauri, Vega oder Sirius in 250 Millionen Jahren immer noch in unserer naechsten Naehe, oder ganz woanders?
 

Orbit

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Hallo Merlin2000
Die galaktische Rotationsgeschwindigkeit der Sterne folgt näherungsweise aus den Keplergesetzen. Was gleich weit vom galaktischen Zentrum entfernt ist, rotiert gleich schnell. Allerdings haben die Sterne zusätzlich vergleichsweise kleine Eigengeschwindigkeiten, z.B. als Folge von Drift. Trotzdem kann man sagen, dass die meisten benachbarten Sterne, die nur wenige Lichtjahre auseinander liegen, auch nach einem galaktischen Jahr noch immer benachbart sind.

Willkommen im Forum!
Orbit
 

Graviton

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Also die Sonne dreht sich in etwa in 250 millionen Jahren einmal ums Zentrum der Milchstrasse. Aber was ist mit den anderen Sternen? Drehen sich denn alle gleichschnell?
Ich mein jetzt nicht Sterne ganz innen, oder ganz aussen, sondern mehr so Sterne in unserer Nachbarschaft. Sind Alpha Centauri, Vega oder Sirius in 250 Millionen Jahren immer noch in unserer naechsten Naehe, oder ganz woanders?

Kleine Abschätzung:

In knapp 250 Millionen Jahren wird eine Strecke von, na ja sagen wir mal, um gut im kopf rechnen zu können, ca. 125 tausend Lichtjahren zurückgelegt auf dem Kreis ums galaktische Zentrum.

=> v_rot ~ 0.5 Lichtjahre pro Millenium (= 0.5 promille c). (genauer gerechnet etwas mehr)

Die Eigenbewegung sonnennaher (paar Lichtjahre) Sterne ist maximal ein paar Bogensekunden pro Jahr.

=> v_eigen ~ 2 Pi/86400 * paar * paar ;) * 1000 Lichtjahre pro Millenium ~ 5 / 100000 * 10 * 10 * 1000 Lichtjahre / Millenium

Also v_eigen ~ 10 v_rot

[Komisch, hatte eigentlich einen anderen Wert im Hinterkopf... hab mich jetzt sicher irgendwo vertan? :rolleyes:]

An dieser Größenordnungsabschätzung sieht man, dass die Sterne mit hoher Eigengeschwindigkeit sehr wohl 'verloren' gehen können. Das Gros unserer Nachbarn hat aber natürlich deutlich geringere Eigengeschwindigkeiten und bleibt zumindest auf galaktischen Skalen nahe bei der Sonne.
 

Merlin2000

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vielen Dank fuer die einfachen und verstaendlichen antworten. woher wisst ihr blos das alles?

da bin ich aber gleich mal so unverschaemt und frage einfach weiter:

meines wissens bewegen sich die sterne "formalhaut" und "aldebaran" auf ziemlich identischen bahnen ums galaktische zentrum. Diese Bahnen liegen ca 10 Lichtjahre naeher am Zentrum als die Bahn der Sonne.

"formalhaut" "fliegt" etwa genau auf der direkten linie von der sonne zum zentrum, ist also ca 10 lichtjahre von uns weg, und "aldebaran" kommt erst ca 50 lichtjahre weiter "hinten".

(sollte das soweit nicht stimmen bitte korrigieren, aber obs 100%ig so stimmt oder nicht ist eigentlich nicht so wichtig..... gehen wir mal davon aus dass es stimmt)

wuerden wir jetzt eine sonde oder ein raumschiff in richtung galaktisches zentrum schicken, das mit 1/10 lichtgeschwindigkeit fliegen wuerde.... also genau auf den punkt zu, an dem "formalhaut" heute ist, dann waere dieses Raumschiff in 100 jahren an diesem punkt, aber "formalhaut" waere schon 100 jahre lang weitergeflogen, und wir wuerden den stern grob verpassen.....
halten wir jetzt aber das raumschiff an diesem punkt an, und waren ein paar jahre, treffen wir auf "aldebaran", weil der ja auf der selben bahn geflogen kommt, oder?

ich glaube dass auch die "vega" ziemlich genau vor uns fliegt. sollten wir also zur "vega" reisen wollen, muessen wir da nicht nur die distanz zur vega ueberbruecken sondern sie sogar noch "einholen"?
Waehrend wir auf "Pollux" der hinter uns kommt, einfach warten koennten?

stell ich mir das so in etwa richtig vor, oder verhaelt es sich innerhalb der milchstrasse so, wie mit der fliege die in einem fahrstuhl fliegt der auf- bzw. abwaerts faehrt?
 

Merlin2000

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Die Sonde müsste massiv Treibstoff verbrennen o.ä., um "einfach nur warten" zu können....

das heisst dann, dass die sonde mit dem gleichen treibstoffverbrauch eine viel hoehere geschwindigkeit erzielen koennte wenn sie mit der drehung der milchstrasse "mitfliegt" als wenn wenn sie gegen die drehung fliegt?

aber im prinzip war mein gedankengang dann richtig, oder?
 

mac

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Hallo Merlin2000,

"formalhaut" "fliegt" etwa genau auf der direkten linie von der sonne zum zentrum
das ist nicht richtig. Formalhaut und das gZ (galaktische Zentrum) liegen von uns aus gesehen gut 60° auseinander.

Das ist aber offensichtlich nicht der Kern Deiner Frage.
wuerden wir jetzt eine sonde oder ein raumschiff in richtung galaktisches zentrum schicken, das mit 1/10 lichtgeschwindigkeit fliegen wuerde.... also genau auf den punkt zu, an dem "formalhaut" heute ist, dann waere dieses Raumschiff in 100 jahren an diesem punkt, aber "formalhaut" waere schon 100 jahre lang weitergeflogen, und wir wuerden den stern grob verpassen.....
Formalhaut ist rund 25 Lichtjahre von der Sonne entfernt, somit wäre die Reisezeit bei 1/10 c 250 Jahre. Gehen wir aber mal von einem fiktiven Stern aus, der sich gemeinsam mit unserer Sonne um das gZ herum bewegt und beide Sterne (Sonne und fiktiver Stern) haben eine relative Bahngeschwindigkeit von 250 km/s gegenüber dem galaktischen Zentrum, dann legen beide Sterne in 250 Jahren eine Strecke (relativ zum gZ) von knapp 0,2 Lichtjahren zurück.

Bewegen sich beide Sterne dabei auch noch relativ zum gZ mit gleicher Geschwindigkeit und gleicher Richtung, dann ist es völlig egal wie sie zueinander orientiert sind, denn sie sind dann relativ zueinander unbewegt. Sie ändern dann weder ihre Orientierung noch ihre Entfernung zueinander (wohl aber zum gZ, aber auch da, in nur 250 Jahren, kaum nennenswert). Man kann also bei einer solchen Konstellation ein Raumschiff auf die Reise schicken, ohne einen Vorhaltewinkel in den Kurs einzubeziehen.



halten wir jetzt aber das raumschiff an diesem punkt an, und waren ein paar jahre, treffen wir auf "aldebaran", weil der ja auf der selben bahn geflogen kommt, oder?
Auch Aldebaran liegt nicht auf der selben Umlaufbahn um das gZ wie unsere Sonne, sondern gut 66 Lichjahre weiter ‚draußen‘ (weiter weg vom gZ als wir). Aber auch das ist nicht der wesentliche Teil um den es hier geht.

Nehmen wir wieder einen fiktiven Stern, dieses mal aber einen der uns auf unserer Bahn um das gZ exakt folgt, ohne seinen Abstand zu uns zu ändern. Was bedeutet dann Deine Vorstellung von ‚Anhalten‘? Anhalten bezogen auf welchen der beiden Sterne? Gar nichts. Im Bezug auf die Sonne hast Du schon ‚angehalten‘ und wenn sich Sonne und 2. Fiktiver Stern mit gleicher Geschwindigkeit um das gZ herum bewegen, dann hast Du damit auch in Bezug auf den 2. fiktiven Stern angehalten. (wir lassen mal die Bahngeschwindigkeit der Erde um die Sonne herum hier außen vor)

Ich denke Du meinst hier: ‚anhalten‘ in Bezug auf das gZ. Wie macht man das? Du mußt mit Deinem Raumschiff die Geschwindigkeit die Du gemeinsam mit unserer Sonne um das gZ herum schon zum Zeitpunkt des Raumschiffsbaues hattest ‚abbremsen‘ . Was bedeutet aber dieses Abbremsen in Bezug auf den 2. fiktiven Stern, auf den Du ‚warten‘ willst? Du beschleunigst genau auf diesen Stern zu, wenn Du eigentlich Deine Geschwindigkeit relativ zum gZ anhalten willst. Bei genauerem Hinsehen ist das aber exakt der selbe Vorgang wie bei der Reise hin zum 1. fiktiven Stern, nur die Richtung ist eine andere.

Es gibt im wirklichen physikalischen Leben keinen Ort im Universum an dem ein ‚Pflock‘ eingerammt wäre, auf dem steht ‚ich stehe still‘. Den gibt es nicht, weil das noch keiner gemacht hat, sondern den gibt es ganz fundamental nicht. Alle Bewegung im Kosmos ist immer nur eine Bewegung bezogen auf einen Ort, den man (völlig willkürlich) als Bezugspunkt deklariert. Wir Menschen brauchen dieses ‚Gefühl‘ auf einen (nur scheinbar) fixen Ankerpunkt zeigen zu können, weil wir uns auf der Erdoberfläche entwickelt haben und auf die Fähigkeit uns auf dieser in einer sehr kleinen und überschaubaren Umgebung orientieren zu können, überlebensnotwendig angewiesen sind. Im wirklichen physikalischen Leben gibt es aber keinen solchen übergeordneten Ankerpunkt. Egal wie schnell wir uns auch immer bewegen, wir können mit keinem Experiment unterscheiden, ob wir uns bewegen, oder sich die Welt um uns herum bewegt, oder wie das auch immer untereinander aufgeteilt ist.

Die eigentlich wichtige Erkenntnis daraus ist im ersten Schritt: Es macht keinen Unterschied und im zweiten Schritt: Es gibt keinen Unterschied!

Der ‚Pflock‘ auf dem steht: ‚Ich bin der Ursprung und stehe still‘ steht an jeder beliebigen Stelle mit jeder beliebigen Geschwindigkeit genau richtig, solange er der einzige ist, auf den man sich einigt.

Herzliche Grüße

MAC
 

Merlin2000

Registriertes Mitglied
Was bedeutet dann Deine Vorstellung von ‚Anhalten‘?

ich dachte mir das so:

Vorstellung 1: 3 Autos fahren auf einer Autobahn mit einem Abstand von jeweils 100 metern, mit 100 km/h in die selbe Richtung.
Wir sitzen im zweiten Auto.
Wir wollen jetzt auf das erste Auto einen Schneeball werfen.
Der muss mit weit ueber 100km/h geworfen werden, weil sich das Auto ja mit 100 km/h vom Schneeball wegbewegt.
Dann wollen wir einen Schneeball auf das dritte Auto werfen.
Den muessen wir eigentlich nur in die Luft werfen denn das dritte Auto kommt auf ihn zu..... (hier waere jetzt praktisch dieses ANHALTEN)
Wenn du jetzt die Autos durch Planeten, und die Schneebaelle durch Raketen ersetzt verstehst was ich mit der ganzen Frage gemeint habe.

Vorstellung 2:
3 Leute sitzen in einem Zugabteil im Abstand von 100 metern. Jetzt ist es egal ob ich demjenigen vor mir oder dem hinter mir nen Schneeball draufwerfen moechte weil sich ja beide mit mir mitbewegen.....

Was trifft jetzt auf die Rakete zu, die durchs Sonnensystem fliegt? Zu diesen fiktiven Planeten die sich genau auf der selben Bahn ums Galaktische Zentrum bewegen wie die Sonne?

Vorstellung 1 oder 2?
 

mac

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Hallo Merlin,

Vorstellung 2

die träfe übrigens auch genau so auf die drei Autos zu, wenn sie nicht relativ zur umgebenden Luft auch eine Geschwindigkeit von 100 km/h - Windgeschwindigkeit hätten

Herzliche Grüße

MAC
 

mac

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Hallo Merlin,

übrigens ist Deine Vorstellung von Schneeball und fahrenden Autos nicht richtig. Der Schneeball den Du einfach fallen läßt, hat gegenüber der Straße eine Geschwindigkeit von 100 km/h. Nur der Luftwiderstand verhindert hier, daß Du ihn in die gewünschte Richtung werfen kannst.

Diese Tatsache macht es z.B. auch so gefährlich einen Gegenstand aus einem fahrenden Auto, oder Zug zu werfen. Er hat die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und nicht die, seiner Umgebung.

Herzliche Grüße

MAC
 

_Mars_

Registriertes Mitglied
Der Schneeball wird ja nennenswert duch den Luftwiderstand gebremst.


Durch die Massenträgheit ist dein Raumschiff aber noch immer 100 km/sek schnell, also ziemlich gleich schnell wie dein 'Mutterstern'.

Wenn du weg möchtest, musst du schneller als dein Mutterstern sein, wenn du zurück willst, musst du langsamer sein...

Wennn du aber einfach nur stehn bleibst, umkreist du entweder deinen Stern ewig weiter oder du kreist auf der selben Bahn wie er... (Wie NEO's ne ähnliche Bahn m die Sonne haben wie die Erde...)
 

Bynaus

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Orbit schrieb:
Trotzdem kann man sagen, dass die meisten benachbarten Sterne, die nur wenige Lichtjahre auseinander liegen, auch nach einem galaktischen Jahr noch immer benachbart sind.

Ich glaube, dass obwohl alles andere, was du geschrieben hast, stimmt, genau dieser Satz so nicht richtig ist (wobei - es kommt auf die Definition von "benachbart" an). Die Exzentrizität der Sonne ist z.B. ungewöhnlich tief im Vergleich zu ihren Nachbarn, so dass man keinesfalls erwarten kann, nach 200 Mio Jahren immer noch die gleichen Sterne in der Nachbarschaft zu sehen. Mit den typischen Relativgeschwindigkeiten, die Sterne aufweisen, kommt man in 200 Mio Jahren hunderte von Lichtjahren weit.
 

RPE

Registriertes Mitglied
Es gibt im wirklichen physikalischen Leben keinen Ort im Universum an dem ein ‚Pflock‘ eingerammt wäre, auf dem steht ‚ich stehe still‘. Den gibt es nicht, weil das noch keiner gemacht hat, sondern den gibt es ganz fundamental nicht. Alle Bewegung im Kosmos ist immer nur eine Bewegung bezogen auf einen Ort, den man (völlig willkürlich) als Bezugspunkt deklariert. Wir Menschen brauchen dieses ‚Gefühl‘ auf einen (nur scheinbar) fixen Ankerpunkt zeigen zu können, weil wir uns auf der Erdoberfläche entwickelt haben und auf die Fähigkeit uns auf dieser in einer sehr kleinen und überschaubaren Umgebung orientieren zu können, überlebensnotwendig angewiesen sind. Im wirklichen physikalischen Leben gibt es aber keinen solchen übergeordneten Ankerpunkt. Egal wie schnell wir uns auch immer bewegen, wir können mit keinem Experiment unterscheiden, ob wir uns bewegen, oder sich die Welt um uns herum bewegt, oder wie das auch immer untereinander aufgeteilt ist.

Die eigentlich wichtige Erkenntnis daraus ist im ersten Schritt: Es macht keinen Unterschied und im zweiten Schritt: Es gibt keinen Unterschied!

Der ‚Pflock‘ auf dem steht: ‚Ich bin der Ursprung und stehe still‘ steht an jeder beliebigen Stelle mit jeder beliebigen Geschwindigkeit genau richtig, solange er der einzige ist, auf den man sich einigt.


Mac,

natürlich stelle ich die von dir beschriebene Relativität von Geschwindigkeit im kleinen Maßstab (welcher hier auch relevant ist) nicht in Frage. Aber ist es nicht so, dass in kosmologischen Modellen i.d.R. eben doch Galaxiencluster als 'ruhend' angenommen werden und auch explizit der Raum als expandierend angesehen und bewußt nicht mit einem Entfernen der Galaxiencluster im Raum gleichgesetzt wird? Ein Stück weit an Bedeutung gewinnt diese explizite Unterscheidung, wenn man davon ausgeht, dass sich Galaxien mit mehr als c voneinander entfernen. Dieser Widerspruch zur SRT wird dann i.d.R. damit aufgelöst, dass man es der Expansion des Raums zuordnet und nicht einer tatsächlichen Relativgeschwindigkeit von Galaxien.

Grüße,
RPE
 

Orbit

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RPE schrieb:
...dass sich Galaxien mit mehr als c voneinander entfernen. Dieser Widerspruch zur SRT...
Wenn man davon aus geht, dass die RT das sichtbare Universum beschreibt und keine Aussagen macht, die jenseits von Ereignishorizonten gelten, dann kommt es gar nicht erst zu einem Widerspruch; denn im sichtbaren Universum gibt es nichts zu beobachten, das sich schneller als mit c entfernt oder nähert.

Orbit
 
Zuletzt bearbeitet:

wrentzsch

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Wenn die Sonnen in unterschiedlichen Galaxien sind, müssen sie den Abstand verändern, da Sie jeweils um ein eignes Zentrum Rotieren außerdem wirkt noch die Universumexpansion.
Aber unser Lebenszeitraum ist zu kurz um wesentliche änderungen zu bemerken.
 

mac

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Hallo RPE,

Dieser Widerspruch zur SRT ...
da gibt es keinen Widerspruch zur SRT.

Der scheinbare Widerspruch bei Deinem Gedankengang entsteht dadurch, daß Du die Definition von Geschwindigkeit in unserer unmittelbaren Umgebung, in gleicher Weise auf das Universum überträgst, wie man es in unserer unmittelbaren Umgebung auf z.B. ein davon fahrendes Auto überträgt.

Der causale Zusammenhang zwischen uns und dem davon fahrenden Auto bleibt (im Rahmen unserer Wahrnehmungsfähigkeiten) dabei erhalten. Wir sehen es davon fahren, wir können seine Geschwindigkeit messen.

Wenn wir aber das Licht der Sterne sehen, dann sehen wir nicht die Sterne wie sie jetzt sind. Klar, das weiß jeder, nur die Konsequenzen die sich daraus ergeben, dringen sozusagen nur rein intellektuell zu uns vor, aber unbewußt ‚arbeiten‘ wir in Gedanken weiter mit dem selben Verfahren wie beim davon fahrenden Auto.

Es gibt aber keine zeitlose, kausale Verbindung zwischen dem Stern und uns. Wir sehen ihn nicht wie er heute ist, wie er sich heute von uns entfernt. Das hat weit mehr Konsequenzen, als nur den rein optischen Eindruck.

Der Raum zwischen dem Stern und uns expandiert. Diese Expansion führt dazu, daß sich der Stern, sozusagen von außen und instantan betrachtet, schneller als mit Lichtgeschwindigkeit von uns entfernt. Das ist aber eine Geschwindigkeit zwischen zwei Objekten, die zu dem Zeitpunkt zu dem sie sich mit einer solchen Geschwindigkeit voneinander entfernen, keinerlei kausale Verbindung zu ihrer gegenwärtigen Existenz haben. Sie können sich auf diese Art und Weise nicht mit v>=c einholen oder gar überholen. Sie können auch keinerlei Verbindung untereinander herstellen, die schneller als mit c von Statten geht.

Ned Wright schreibt dazu in seinen FAQ’s:
Ned Wright FAQ schrieb:
Can objects move away from us faster than the speed of light?

Again, this is a question that depends on which of the many distance definitions one uses. However, if we assume that the distance of an object at time t is the distance from our position at time t to the object's position at time t measured by a set of observers moving with the expansion of the Universe, and all making their observations when they see the Universe as having age t, then the velocity (change in D per change in t) can definitely be larger than the speed of light. This is not a contradiction of special relativity because this distance is not the same as the spatial distance used in SR, and the age of the Universe is not the same as the time used in SR. In the special case of the empty Universe, where one can show the model in both special relativistic and cosmological coordinates, the velocity defined by change in cosmological distance per unit cosmic time is given by v = c ln(1+z), where z is the redshift, which clearly goes to infinity as the redshift goes to infinity, and is larger than c for z > 1.718. For the critical density Universe, this velocity is given by v = 2c[1-(1+z)-0.5] which is larger than c for z > 3 .

For the concordance model based on CMB data and the acceleration of the expansion measured using supernovae, a flat Universe with OmegaM = 0.27, the velocity is greater than c for z > 1.407.

Herzliche Grüße

MAC
 

RPE

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Hallo Orbit, Hallo Mac

na, bei euch muss man wohl ganz vorsichtig sein, was? :)
Für mich ist der Unterschied jetzt nicht wirklich bedeutend, ob ich schreibe 'Widerspruch ... wird aufgelöst' oder Widerspruch gibt es nicht. Ein aufgelöster Widerspruch ist für mich ein nicht vorhandener. Hätte ich 'vermeintlicher' Widerspruch schreiben sollen?

So oder so: Unter Annahme eines expandierenden Raums gibt es tatsächlich Galaxien, die sich mit mehr als c voneinander entfernen - natürlich mit der Einschränkung wie man die Geschwindigkeit jetzt genau definiert, siehe Wright oben:
this is a question that depends on which of the many distance definitions one uses
. Und ich denke, du liegst da sogar falsch, Orbit, mit deiner Annahme, dass diese nicht im Rahmen der RT beschreibbar wären.

In einer Metrik mit dem Expansionsfaktor a(t) lassen sie sich wunderbar beschreiben und verstoßen in keinerlei Hinsicht gegen SRT oder ART. Heute spielen diese Galaxien vielleicht keine Rolle mehr (für uns - da kein kausaler Zusammenhang mehr besteht und wohl wahrscheinlich auch nie wieder bestehen wird), aber das muss doch nicht heißen, dass ich sie deswegen nicht mehr beschreiben kann bzw. sollte!?

Beste Grüße,
RPE
 
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