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Thema: Ausdehnung des Universums / Rotverschiebung / Quasar CFHQS J2329

  1. #1
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    Standard Ausdehnung des Universums / Rotverschiebung / Quasar CFHQS J2329

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    Es gibt einige Unverständlichkeiten für mich und ich hoffe, dass ihr mir dazu Erklärungen geben könnt.
    Also - dieser Quasar wurde vor ein paar Jahren entdeckt, und das ist ein Teil der offiziellen Erklärung: "Eine Entfernung von 13 Milliarden Lichtjahren bedeutet nämlich zugleich, dass das jetzt von den Astronomen empfangene Licht 13 Milliarden Jahre alt ist. Die Forscher sehen den Quasar also so, wie er vor 13 Milliarden Jahren aussah - gerade einmal 870 Millionen Jahre nach dem Urknall."
    Dem kann ich nicht folgen. Wenn ich die Ausdehnung des Universums vor 13 Milliarden bedenke .. die Position der (zukünftigen) Erde war doch zu diesem Zeitpunkt nicht weit genug entfernt um dem damals emittierten Licht 13 Milliarden Jahre zu entgehen, oder?
    OK, wenn ich die Hubble Konstante von etwa 75 km/s hochrechne, dann bedeutet es, dass das Universum sich um etwa 250.000 Lichtjahre pro Milliarde Jahre Zeit ausdehnt. Na Ja - wenn wir also Heute eine Ausdehnung von 14 Milliarden Lichtjahre haben - wäre das Universum im Jahre 870 Mill. Jahre nach Urknall dann etwa 10,8 Milliarden Lichtjahre groß. Wenn die (zukünftige) Erde und der Quasar jeweils am gegenüberliegenden Ende des Universums waren, paßt das dann etwa. Mit der Ausdehnung trifft uns das Licht dann "Heute".
    Aber was ist mit dieser offiziellen Erklärung: "Das Licht von CFHQS J2329-0301 zeigt eine Rotverschiebung von 6,43 - das heißt, es ist um 643 Prozent gestreckt. Entsprechend hat sich auch das Universum um 643 Prozent ausgedehnt, seit der Quasar das heute auf der Erde empfangene Licht ausgestrahlt hat."
    Nach dieser Erklärung hätte das Universum 870 Mill. Jahre nach Urknall ja 2,2 Milliarden Lichtjahre Ausdehnung. Dann hätte das Licht die Position der (zukünftigen) Erde ja schon lange passiert ..
    --> Was verstehe ich hier nicht richtig ? Wenn das Licht nach der Rotverschiebung nun 13 Milliarden Jahre alt sein soll, muß ich nicht auch die Ausdehnung des Universum dabei berücksichtigen ?

  2. #2
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    Moin
    und willkommen!
    Zitat Zitat von Stroti Beitrag anzeigen
    OK, wenn ich die Hubble Konstante von etwa 75 km/s hochrechne, dann bedeutet es, dass das Universum sich um etwa 250.000 Lichtjahre pro Milliarde Jahre Zeit ausdehnt.
    Das liegt vielleicht daran, dass die Hubble-Konstante eher ein variabler Parameter ist. Heute besitzt sie diesen von dir genannten Wert. Vor rund 7 Milliarden Jahren war der Wert geringer, danach stieg er auf den heutigen Wert an. Mit Hochrechnungen des aktuellen Werts des Hubble-Parameters verfälschst du deine Ergebnisse.

    Zwischen dem Aussenden des Lichts von Quasar CFHQS J2329 hat sich das Universum leicht schneller ausgedehnt als ihm das Licht folgen konnte. Somit erreicht es uns 4,5 Milliarden Jahre später, als du berechnet hast.
    Oder hast du zufällig die Entwicklung der Erde unterschlagen?
    Geändert von FrankSpecht (25.10.2013 um 01:50 Uhr)
    cs, Frank
    frank-specht.de

  3. #3
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    Hallo Stroti,

    willkommen im Forum.

    Zitat Zitat von Stroti Beitrag anzeigen
    die Position der (zukünftigen) Erde war doch zu diesem Zeitpunkt nicht weit genug entfernt um dem damals emittierten Licht 13 Milliarden Jahre zu entgehen, oder?
    Doch, war sie.

    Sein Licht war 12,7 Milliarden Jahre unterwegs und hat eine Rotverschiebung von z = 6,43. Das bedeutet, daß seine Wellenlänge um z+1 rotverschoben ist, also um 743%, wenn ich es so ausdrücke wie Du.

    Nimmt man das Modell, das Ned Wright in seinem Cosmology Calculator http://www.astro.ucla.edu/~wright/ACC.html verwendet, wären es 12,798 Milliarden Jahre. Zu dieser Zeit waren die Gegend des Sonnensystems und dieser Quasar
    28,057/7,643 = 3,67 Milliarden Lichtjahre voneinander entfernt. Die heutige Entfernung (comoving radial Distance) beträgt 28,057 Milliarden Lichtjahre.


    Zitat Zitat von Stroti Beitrag anzeigen
    OK, wenn ich die Hubble Konstante von etwa 75 km/s hochrechne,
    anders als der Name suggeriert, ist die Hubble Konstante keine Konstante. Sie verändert sich im Laufe der Zeit.
    Zitat Zitat von Stroti Beitrag anzeigen
    dann bedeutet es, dass das Universum sich um etwa 250.000 Lichtjahre pro Milliarde Jahre Zeit ausdehnt.
    Nein, das hast Du gründlich missverstanden.

    Abgesehen davon, daß die Größe des Universums nichts mit der Definitionsentfernung der Hubblekonstante zu tun hat, schau Dir erst nochmal die genaue Bedeutung der Hubblekonstante an. http://de.wikipedia.org/wiki/Hubble-Konstante

    Lassen wir mal zunächst bei Seite, daß diese ‚Konstante‘ keine Konstante ist.
    Ein Punkt, der sich 1 Megaparsec entfernt von uns befindet, entfernt sich mit diesen 75 km/s von uns (wenn ich mich richtig erinnere, gilt heute ein etwas kleinerer Wert) Das bedeutet aber auch, daß ein Punkt der doppelt so weit weg von uns ist, sich mit 150 km/s von uns entfernt. Was aber geschieht mit diesem ersten Punkt, wenn er nach entsprechender Zeit doppelt so weit von uns weg ist? Wäre die Hubblekonstante konstant, dann würde er sich zu diesem Zeitpunkt bereits mit 150 km/s von uns entfernen.

    So war es nicht und so ist es nicht.

    Mit dem Calculator von Ned Wright kannst Du dir eine Weg-Zeit Tabelle machen, wenn Du wissen willst, zu welchen Ergebnissen die derzeit möglichen Beobachtungen führen.

    Erst mal so weit.

    Herzliche Grüße

    MAC

  4. #4
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    Hallo Frank,

    Zitat Zitat von FrankSpecht Beitrag anzeigen
    Vor rund 7 Milliarden Jahren war der Wert geringer, danach stieg er auf den heutigen Wert an.
    Die Ausdehnungsgeschwindigkeit steigt seit ca. 7 Milliarden Jahren wieder. Der Hubbleparameter aber sinkt immer noch, wenn auch nicht mehr ganz so schnell.

    Nimm den Calculator zu Hilfe. Die letzte Verdoppelung der Abstände (von z=1 auf z=0) hat gut 7,7 Milliarden Jahre gedauert, die Verdoppelung davor (von z=3 auf z=1) 3,7 Milliarde Jahre und die davor (von z=7 auf z=3) 1,4 Milliarden Jahre.

    Herzliche Grüße

    MAC

  5. #5
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    Moin mac,
    Zitat Zitat von mac Beitrag anzeigen
    Die Ausdehnungsgeschwindigkeit steigt seit ca. 7 Milliarden Jahren wieder. Der Hubbleparameter aber sinkt immer noch, wenn auch nicht mehr ganz so schnell.
    Danke! Offensichtlich komme ich mit den Definitionen noch nicht klar!
    cs, Frank
    frank-specht.de

  6. #6
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    Das Universum hat keinen Rand, es könnte gut auch unendlich groß sein. Und ist es auch im heutigen Standardmodell.
    Die Hubblekonstante beträgt nicht 75 km/s, und sie gibt nicht die Ausdehnungsgeschwindigkeit des Rands des Universums an. Sie beträgt ca. 70 ks/s/Mpc, was bedeutet, dass ein Punkt, der momentan 1 Mpc (Megaparsec, ca. 3 Mio Lichtjahre) entfernt ist, sich von uns mit 70 km/s entfernt. Das hat mac schon vorgerechnet.
    Die Entfernungsangaben im Artikel sind mit dem Hubbleparameter und den von mac angegebenen Distanzen nicht kompatibel. Wie in der Populärwissenschaft üblich wird dort Lichtlaufzeit als Entsernungsangabe verwendet, eine "Entfernung" von 13 Mrd Lj bedeutet nichts anderes, als dass das Licht 13 Mrd Jahre zu uns unterwegs war. Sie sagt nichts über die kosmologische Entfernung des Objekts damals oder heute aus.

  7. #7
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    Zitat Zitat von mac Beitrag anzeigen
    Nimm den Calculator zu Hilfe. Die letzte Verdoppelung der Abstände (von z=1 auf z=0) hat gut 7,7 Milliarden Jahre gedauert, die Verdoppelung davor (von z=3 auf z=1) 3,7 Milliarde Jahre und die davor (von z=7 auf z=3) 1,4 Milliarden Jahre.
    Hallo MAC und Frank,

    ich würde hier besser äquidistante Werte für den Skalenparameter nehmen, also 0.1 * R(t0), 0.2 * R(t0), ..., 0.8 * R(t0), 0.9 * R(t0), R(t0). Die zugehörigen Werte für die Rotverschiebung sind dann: 9, 4, 2.333..., 1.5, 1, 0.666..., 0.429, 0.25, 0.111...., 0. Mit dem Calculator kann man die zugehörigen Zeiten ausrechnen: t = 0.557, 1.572, 2.866, 4.347, 5.936, 7.566, 9.18, 10.751, 12.249, 13.667. Die Differenzen zwischen diesen Werten zeigen dann wie lange das Universum für eine Vergößerung um 0.1*R gebraucht hat: Delta t = 0.557, 1.015, 1.294, 1.481, 1.589, 1.63, 1.614, 1.571, 1.498, 1.418. Man erkennt dann auch sofort den Wendepunkt zwischen den Werten t=5.936 Mrd. Jahre und t=7.566 Mrd. Jahre. Man sieht auch, dass für äquidistante Vergrößerungen das Universum am Anfang immer mehr Zeit benötigt hat (=abgebremste Expansion) und dass ab dem Wendepunkt die Zeitdifferenzen wieder kleiner werden (=beschleunigte Expansion).

    Wer nicht gerne rechnet, kann es auch direkt an diesem Diagramm erkennen: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Fr..._universes.svg . Die oberste Kurve gehört zu dem allgemein akzeptierten Modell unseres Universums (LCDM).

  8. #8
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    Hallo Bernhard,

    danke erst mal für Deinen Hinweis. Er macht den ganzen Vorgang sicher klarer, als meine drei Stützpunkte.

    In diesem Falle (meinem Post an Frank) war ich mir aber sicher, daß auch diese Kurzform für Frank völlig ausreicht, um meinen Hinweis auf sein Missverständnis zu unterfüttern.

    Bei Stroti kann ich noch nicht einschätzen wo er/sie steht. Ich weiß nur, daß ich mir z.B. bei dem Punkt den Stroti hier angesprochen hat, erst wirklich sicher war, wie das mit der Expansion des Universums genau gemeint ist, als ich es (mit Jonas‘ Gummiband Modell) und den Ergebnissen aus Ned Wright’s Calculator tatsächlich reproduzieren konnte. Vorher wußte ich z.B. auch nicht, ob sich die Begriffe beschleunigte, oder konstante Ausdehnungsgeschwindigkeit auf die Definition der Hubblekonstante oder auf die Geschwindigkeit eines beliebigen, mitbewegten Ortes bezieht. Das wurde zumindest nirgendwo in den leicht zugänglichen Quellen die ich gefunden hatte, so erklärt, daß mir das unmissverständlich klar war. Und auch Davis und Lineweaver schreiben für einen Laien nicht so klar, daß er anschließend sicher ist, es wirklich richtig verstanden zu haben.

    Das ist ein generelles Problem bei solchen Erklärungen. Dem, der es erklärt ist oft nicht (mehr) klar, welche Informationen er nicht mehr erwähnt, weil er sie für so selbstverständlich hält, daß er sein Wissen darum gar nicht mehr als Wissen wahrnimmt. Erschwerend kommt in der Astronomie hinzu, daß dort ein Haufen historisch bedingter Missverständnisse in den Begriffen weiter geführt wird (z.B. Hubblekonstante). Für Anfänger sehr verwirrend. Oder klare Definitionen aus der Physik völlig verfremdet werden. (besonders krass: Gammastrahlung Röntgenstrahlung)

    Herzliche Grüße

    MAC

  9. #9
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    Zitat Zitat von mac Beitrag anzeigen
    Das ist ein generelles Problem bei solchen Erklärungen. Dem, der es erklärt ist oft nicht (mehr) klar, welche Informationen er nicht mehr erwähnt, weil er sie für so selbstverständlich hält, daß er sein Wissen darum gar nicht mehr als Wissen wahrnimmt.
    Hi MAC,

    da muss man entweder zwischen den Zeilen lesen oder noch besser einfach nachfragen, was der "Neue" an Vorkenntnissen mitbringt. So dauert die Beantwortung von Fragen nicht selten zwar etwas länger, aber man hat damit auch einen etwas übersichtlicheren und klareren Diskussionsverlauf.

    Stroti gehört meiner Meinung nach zu einer großen Gruppe von Laien, für die vor allem der Unterschied zwischen Lichtlaufzeit und Comoving distance noch nicht verinnerlicht wurde. Da dieser Unterschied aber leicht erklärbar ist, läßt sich dieser Mangel auch relativ schnell beheben. 'Ich' hat das mal wieder in vorbildlicher und deutlicher Weise in diesem Thread erledigt.

    Schuld an speziell diesem Unwissen haben meiner Meinung nach zum Teil auch die Volkssternwarten (ja ja genau die), weil dort über Jahre bis Jahrzehnte Entfernungen lediglich über die Lichtlaufzeit erklärt wurden. Das www kann solche Traditionen durchaus aufdecken und z.T. auch beheben. Zusätzlich sind da aber auch die Ehrenamtlichen an den VSWs sowie die Autoren populärwissenschaftlicher Artikel angesprochen, den Unterschied zwischen "astronomischen" und kosmologischen Entfernungen anzusprechen. Ich denke die Zeit ist reif diesen Unterschied der Allgemeinheit ein für alle mal beizubringen.
    MfG

    EDIT: Gerade das Gummibandmodell mit der Ameise ist doch wie dafür gemacht auch in den höheren Klassen der Schule vorgestellt zu werden.
    Geändert von Bernhard (25.10.2013 um 12:36 Uhr)

  10. #10
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    Hallo Stroti,

    Zitat Zitat von mac Beitrag anzeigen
    Zu dieser Zeit waren die Gegend des Sonnensystems und dieser Quasar
    28,057/7,643 = 3,67 Milliarden Lichtjahre voneinander entfernt. Die heutige Entfernung (comoving radial Distance) beträgt 28,057 Milliarden Lichtjahre.
    Pardon, hier hab‘ ich gepennt! Es muß richtig heißen:
    28,057/(1+6,43) = 3,776 Milliarden Lichtjahre.

    Die 28,057 Milliarden Lichtjahre ist die Comoving radial Distance und stammt aus dem Ergebnis des Calculators für z=6,43

    Herzliche Grüße

    MAC
    Geändert von mac (25.10.2013 um 14:42 Uhr)

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