Hallo ratatosk,
ich bin mit dem Thema nicht professionell vertraut, lerne nur hobbymäßig seit einigen Jahren auch darüber viele, für mich sehr faszinierende und neugierig machende ‚Neuigkeiten‘. Das hat den Nachteil, daß ich vielleicht mißverständlich, sicher unvollständig oder gar falsch erkläre. Das hat den Vorteil, daß ich mich noch genau erinnere, warum bestimmte Sachen zunächst mal so schwierig zu verstehen waren.
Das was Du hier fragst, sind zwei ganz unterschiedliche Situationen. Beim SL ‚nebenan‘ könnten wir aus ‚sicherer Entfernung‘ beobachten welche Vorgänge sich zwischen uns und dem Ereignishorizont abspielen und unsere Beobachtungen mit unseren Berechnungen dazu vergleichen. Wir können uns vorstellen (oder auch ‚erleben‘, zumindest
theoretisch) wie unsere Umgebung aussehen würde, während wir uns dem Ereignishorizont nähern und wie von da aus gesehen, die Welt weiter draußen immer schneller abläuft.
Beim Urknall und danach ist die Situation ganz anders. Wir sind (immer) ‚Mitten drin‘ im Universum und es gibt kein ‚Außen‘ Es gibt damit nicht genau diese Art von Vergleichsmöglichkeit wie zwischen entferntem Beobachter und Beobachter nahe am Ereignishorizont, oder die Einweg-Beobachtung, die der Beobachter innerhalb des Ereignishorizontes vom außerhalb liegenden Universum hätte.
Ich weiß, das entspricht nicht genau dem was Du Dir an Erklärung erhofft hattest. Es ist aber nicht verkehrt, wenn man das weiß und auch weiß, daß die folgende Erklärung nicht das beschreibt, was man von irgendwo her sehen könnte.
Wir halten die Zeit an, und nehmen uns dann einen Würfel aus dem Universum heraus – laß uns sagen 1 m^3 groß. Stell Dir diesen Würfel meinetwegen als dichten ‚Nebel‘ vor.
Dieses ‚Modell‘ ist übrigens kritisch! Es vereinfacht, oder besser, es löst die ‚geometrische‘ Beziehung zwischen Raum und Zeit auf, die im wirklichen Leben so nicht auflösbar ist.
Ach so, ich muß noch sagen, wann wir das machen, wann nach dem Beginn. 1E-33 Sekunden hab‘ ich mir mal ausgeguckt. Vorher ist mir völlig unübersichtlich, nachher auch noch, aber nicht mehr ganz so sehr. In dieser Zeit legt Licht übrigens eine Strecke von 3E8m/s * 1E-33s = 3E-25 m zurück.
Was ‚sieht‘ der Beobachter im phantastischen Beobachtungslabor?. Wir lassen uns zuerst mal zwei virtuelle ‚Blasen‘ anzeigen. Eine, die uns die Kugel zeigt, aus der später (also im richtigen Leben heute) die Hintergrundstrahlung zu uns kommen wird. Diese Kugel hat in unserem Beobachtungslabor zum angehaltenen Zeitpunkt, 10 cm Durchmesser.
Dazu gibt es wohl unterschiedliche Ansichten, denn bei Wiki findet sich auch ein Durchmesser von 1m. Messen können wir bisher ‚nur‘ ab etwa 1 Millisekunde nach dem Beginn. Natürlich nicht direkt zu diesem Zeitpunkt, aber wir können in den großen Beschleunigern Zustände herstellen, wie sie so ähnlich zu dieser Zeit herrschten, aber immer nur für ein bis zwei Atomkerne oder Elektronen oder so, gleichzeitig.
Und die andere Kugel mit dem Durchmesser von 3E-25 m. (rund 1/10.000.000.000 Atomkerndurchmesser) Beide Kugeln/Blasen haben einen gemeinsamem Mittelpunkt. Die ‚große‘ Blase ist zu diesem Zeitpunkt erst mal unwichtig, sie soll nur einen Größenvergleich und ein paar Berechnungen ermöglichen.
Egal wo ich, als phantastischer Beobachter, in diesem Würfel auch hin gehe, (oder besser, einfach auftauche, da ja die Zeit im Würfel still steht) immer ‚sehe‘ ich ‚meinen‘ Bereich des Universums als eine Kugel um mich herum, deren ‚Außenwand‘, deren Ereignishorizont, 1,5E-25 m von mir entfernt ist. Keine Gravitation, kein ‚Licht‘ von weiter weg konnte mich in diesen 1E-33 Sekunden erreichen und damit existiert für mich auch nichts außerhalb dieser Grenze. Es gibt (bisher) keine Wechselwirkung zwischen mir und Objekten außerhalb dieser Grenze.
Das ist nicht die vollständige Erklärung und das stimmt auch nicht ganz genau, aber weil es vorher (jedenfalls in der derzeit akzeptierten Theorie) die sogenannte Inflationsphase gegeben hat, vernachlässige ich die vielleicht existierenden Spuren der Gravitation von davor. Das kann für echte Berechnungen in diesem Bereich ein enormer Fehler sein, aber ich habe bisher nicht genug Wissen, um den auch nur abschätzen zu können, vermute aber, daß die ‚Spuren‘ durch die geometrischen Effekte der Inflation nahezu ausgelöscht sind.
In der Kugel mit den 10 Zentimetern ist nun sämtliche Materie und sämtliche Energie unseres heutigen Universums, auf eben dieses Volumen schön gleichmäßig verteilt. (Diese schön gleichmäßige Verteilung hat lt. Theorie vor der Inflation stattgefunden) Natürlich ist diese Materie noch nicht in dem Zustand, wie wir ihn heute kennen, das wäre allein schon aus Platzgründen unmöglich. Das würde auch locker ausreichen, um ein heftiges schwarzes Loch zu bilden.
Aber!
Das hat noch ‚Keiner‘ im Universum gemerkt!
Weil für ‚jeden‘, dort in dem Universumswürfel, egal wo ‚er‘ auch gerade ist, sein Ereignishorizont (an seinem Aufenthaltsort) diese 1,5E-25 m weit weg ist, und alles was weiter weg ist sich mit keiner real existierenden Methode ‚bemerkbar‘ machen konnte. (‚Speedlimit‘ Lichtgeschwindigkeit! Gilt auch für Gravitation. Übrigens, die einzige ‚Geschwindigkeitsbegrenzung‘ die sich absolut nicht ignorieren läßt.
)
Man kann jetzt nicht einfach die Materie in unserem heutigen Universum (im Schnitt 1 Proton/m^3) auf diese 10 cm Kugel komprimieren, um die Dichte auszurechnen. Es gibt ja auch noch die dunkle Materie und die Energie. Mit der ist es komplizierter, weil ihre Dichte nicht mit 1/r^3 sondern mit 1/r^4 abnimmt und ich jetzt nicht weiß, wie hoch die derzeitige Energiedichte im Universum ist und wie die sich im Laufe der Zeit durch die laufende Energieproduktion aus Materie verändert hat. Darum lege ich eine andere Zahl zu Grunde, die ich bei Andreas Müller gefunden habe:
Kleines Missverhältnis, große Wirkung!
Doch lagen am Ende der Zerfälle Materie und Antimaterie nicht in gleichen Mengen vor. Es gab eine geringe Materie-Antimaterie-Asymmetrie: Auf jedes Antiteilchen kamen ein plus ein Milliardstel Teilchen.
http://www.wissenschaft-online.de/astrowissen/lexdt_b.html#baryo
Das ist aber nur die ‘halbe’ Miete. Diese Teilchen waren noch ziemlich heiß, also schnell, also energiereicher, als wenn sie kalt wären.
Es gibt auch noch (wahrscheinlich) die dunkle Energie und noch ein paar Energien/Kräfte, bei denen ich bisher nicht verstanden habe, ob das nur unterschiedliche Namen für ein und dieselbe Sache sind. Die Verwirrung wird auch durch etliche ganz unterschiedliche Modelle zunächst mal nicht kleiner. Das macht aber nix. Du bekommst hier auf niedrigerem Niveau ebenso wenig eine erschöpfende Antwort, wie sie auf höherem Niveau auch nicht existiert. Bisher nicht und wohl bei noch kleineren Grenzen für Immer? nicht.
10 cm Durchmesser gegen 45,6 Milliarden Lichtjahre. Das ist der heutige Durchmesser unserer 10 cm-Kugel aus dem phantastischen Beobachtungslabor. Errechnet aus der sogenannten comoving radial Distance für die Quelle der Hintergrundstrahlung.
Das sind 0,1 m gegen 2,16E26 m, also die 2,16E27^3 fache Dichte, oder das Äquivalent von 1E91 Protonen pro m^3 (incl. den obigen 1.000.000.000 mal mehr Teilchen, aus dem Müller-Zitat). Die aber hier im Labor noch nichts voneinander ‚wissen‘.
Innerhalb der jeweiligen Ereignishorizonte für jeden Standort sind das das Äquivalent von 3,39E19 Protonen = . ((1,5E-25m/0,1m)^3 * 1E91Protonen)
Der Schwarzschildradius errechnet sich aus der Beziehung:
rs = 2GM/c^2
rs = Schwarzschildradius
G= Gravitationskonstante
M=Masse (Anzahl der Protonenäquivalente innerhalb dieses Raidus * Protonenmasse)
c = Lichtgeschwindigkeit
Protonenmasse = 1,67E-27 kg
Wir wollen hier zunächst mal wissen, wieviel Masse innerhalb des derzeitigen Labor-Horizontes von 1,5E-25 m sein muß , damit daraus ein schwarzes Loch wird
nach M aufgelöst erhalten wir
1,5E-25m * (3E8m)^2 / (2 * 6,67E-11 m^3 kg^-1 s^-2) = 1,01E2 kg oder 6,05E28 Protonen
Wenn in (0,1m)^3 1E91 Protonen stecken, dann stecken in (1,5E-25m)^3? = 3,39E19 Protonen. (am Verhältnis ändert sich nichts, wenn man das mit Würfeln statt mit Kugeln rechnet) Das ist rund 2 Milliarden mal weniger, als es für ein schwarzes Loch sein müßte, und noch etwas Platz für mir Unbekanntes, Vergessenes und Unverstandenes.
Diese Rechnung ist, wie eingangs geschrieben, durch mein sehr lückenhaftes Wissen ungeeignet auf die wahren Verhältnisse eine gute Hausnummer abzugeben. Sie kann Dir aber als Wegweiser dienen, wie man eine solche Frage angehen könnte, wenn man alle nötigen Fakten hätte.
Übrigens, mit den heutigen Zahlen, im heutigen Universum, würde diese Rechnung relativ dichter an der kritischen Masse liegen.
Herzliche Grüße
MAC
