Gravitative Koppelung

mac

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Hallo an Alle,

ich habe dieses Thema aus dem Thread
http://www.astronews.com/forum/showthread.php?t=410&page=2
Ausdehnung des zentralen schwarzen Loches, das eigentlich seit Januar nicht mehr fortgeführt wurde, aufgegriffen. Da es aber nicht dahin gehört, hier zu einem eigenen Thema gemacht.

Es geht um den Begriff der gravitativen Koppelung, der von Sky Darmos und anderen Usern verwendet wurde, um zu erklären warum die Hubble-Ausdehnung des Universums lokal nicht feststellbar ist. Dabei wurde von Strukturen von der Größe unserer Milchstraße gesprochen.

komet007 schrieb:
Der Effekt der Expansion, so vermute ich, macht sich weder in unserem Sonnensystem noch in unserer gesamten Galaxie bemerkbar, eben weil es gravitativ gebundene Systeme sind.

Eben darum geht es mir. Gravitativ gebunden (als qualitativer Begriff verwendet) bezieht jede Materie des Universums mindestens diesseits des Ereignishorizontes ein. Du kannst damit nicht gleichzeitig die nicht beobachtbare lokale Ausdehnung und die beobachtbare weiträumige Ausdehnung erklären. Es muß eine Proportionalität z.B. zur Beschleunigung existieren. Der quantitative Zusammenhang müßte eigentlich irgendwo beschrieben sein, sonst ist der Begriff "gravitativ gebunden" wertlos.

Simpler Hintergrund: Gravitation nimmt ab mit dem Quadrat der Entfernung, aber steigt an proportional zur Masse. Die Masse nimmt aber proportional zum Kubik der Entfernung zu (zumindest weiträumig). Ab einer bestimmten Entfernung wächst die Gravitation stärker durch zunehmende Masse, als sie durch das Abstandsquadratgesetz fällt. Das steht nach meinem Verständnis dem Begriff der gravitativen Kopplung als Verhinderung der Hubble Ausdehnung entgegen. Zu diesem Widerspruch und vorallem zu einer quantitativen Beschreibung habe ich bisher nichts gefunden (wahrscheinlich weil ich nicht weis, wonach ich suchen muß)

Wer kann mir da weiterhelfen?

Herzliche Grüße

MAC
 

Bynaus

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Ich habe mir das ganze nochmals durch den Kopf gehen lassen. Die Expansion des Universums wirkt ja wie eine vom Zentralobjekt ausgehende, zusätzliche Kraft. Das würde doch letztlich einfach dazu führen, dass die Bahnen aller Objekte nicht-keplerisch sind. In Formeln ausgedrückt:

F (g) = F (zf) + F (exp)

F (g) Gravitation, F (zf) Zentrifugalkraft, F (exp) zusätzliche Kraft durch die Expansion.

Demnach wären die Objekte, die ein anderes Objekt umkreisen, einfach ein klein wenig langsamer, als es nötig wäre. Da F (exp) mit der Zeit steigt, würde man vermuten, dass die Objekte dann "zu schnell" werden, gemessen an der zusätzlichen Kraft, die sie gegen die Gravitation des Zentralgestirns abstützt. Dadurch würde sich ihr Orbit um einen kleinen Betrag vergrössern.

Ich vermute aber, dass F (exp) <<< F (zf) ist, und somit kaum ins Gewicht fällt.
 

mac

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Hallo Bynaus,

Ich glaube, ich verstehe den Sinn Deiner letzten Antwort nicht? Deshalb geht mein Post vielleicht vorbei.


Die Beschleunigungen, die sehr große Strukturen aufeinander ausüben sind größer, als die der großen Strukturen.

Beispiel: (mußte ich mir erst überlegen und zusammenstellen, deshalb hat’s etwas gedauert)

Andromeda und Milchstaße (4E41 und 2E41 kg, 1,9E22 m)
die Milchstraße wird durch Andromeda mit 7E-14 m/s^2 beschleunigt.

Milchstraße und Virgo-Haufen (6E45 und 2E41 kg und 6E23 m Abstand)
die Milchstraße wird durch Virgo mit 2E-12 m/s^2 beschleunigt.

Das wäre eigentlich der Tod für die Erklärung durch gravitative Koppelung!

Es gibt diesen Effekt aber! Sowohl im Sonnensystem (wo die Dehnung nicht zu messen ist), als auch bei sehr weit entfernten Galaxien, deren Rotverschiebung meßbar ist.
Pluto wird übrigens mit knapp 4E-6 m/s^2 von der Sonne beschleunigt, was ich mir mit dem Faktor 100 Unterschied zur Hubble-Dehnung im Sonnensystem nicht durch einfache Proportionalität erklären kann.

Deshalb meine Frage nach quantitativen Modellen dazu. Ich kann mir nicht vorstellen, das gravitative Koppelung behauptet wurde, ohne eine theoretische Vorstellung die zumindest die vorhandenen Beobachtungen erklärt.

Herzliche Grüße

MAC
 

Bynaus

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Hm... ich komme überhaupt nicht draus, was du meinst. Was meinst du genau mit "gravitative Kopplung"? (Warum sind die gerechneten Werte "der Tod" für diese gravitative Kopplung?) Die Beschleunigungen, die du errechnet hast: die hast du folgendermassen erhalten:

a = G * M / r^2

Oder? (m kürzt sich raus...)

Meinst du, dass das Universum unter seiner eigenen Masse kolabieren sollte? Wenn du das meinst, dann "wäre" das so, dem stimme ich zu, "wenn" da nicht die Expansion des Universums wäre.
 

mac

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Hallo Bynaus,

Bynaus schrieb:
Hm... ich komme überhaupt nicht draus, was du meinst. Was meinst du genau mit "gravitative Kopplung"?.
ich meine diesen Post

http://www.astronews.com/forum/showthread.php?t=410&page=2
Post 14

Die gleiche Begründung für die Nichtausdehnung des Sonnensystems habe ich einen Monat vorher noch in einem anderen Post gelesen, den ich leider nicht mehr finde.

Erst durch diesen, Skys Post 14, der diese Bindung auf die ganze Milchstrasse bezog, bin ich auf den Widerspruch dieser Aussage gekommen.

Bynaus schrieb:
(Warum sind die gerechneten Werte "der Tod" für diese gravitative Kopplung?)

Das mit dem Tod hab‘ ich ja gleich anschließend relativiert, weil das Sonnensystem eben nicht entsprechend wächst.

Ich bin jetzt auch ein wenig ratlos, weil ich nicht weis warum Du diesen Widerspruch nicht verstehst.

Bynaus schrieb:
Die Beschleunigungen, die du errechnet hast: die hast du folgendermassen erhalten:

a = G * M / r^2

Oder? (m kürzt sich raus...)

Wenn ich meine Formel etwas vereinfache, dann kommt Deine Formel heraus.

Bynaus schrieb:
Meinst du, dass das Universum unter seiner eigenen Masse kolabieren sollte? .

Nein, ich meine nicht, daß das Universum (aus Gründen die etwas mit diesem Widerspruch zu tun haben) kollabieren sollte.

Ohne eine quantitative Aussage, die den Abschirmungseffekt der Koppelung gegen die Ausdehnung beschreibt, weis ich noch nicht einmal ob es einen Widerspruch gibt; ob Sky's Aussage Unfug war; ob es eine Proportionalität gibt...?

Herzliche, ratlose Grüße

MAC
 
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Bynaus

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Hm... O.k., ein Versuch:

Ich glaube nicht, dass jemand sagen will, dass die Gravitation die "gravitativ gekoppelten" (bzw. gravitativ aneinander gebundenen) Systeme davor "schützt", von der Expansion betroffen zu sein. Es ist bloss so, dass die Expansion so gering ist und eine so geringe Kraft bewirkt, dass sie praktisch nicht messbar sein sollte. Der Raum zwischen Erde und Sonne (oder zwischen Sonne und Milchstrassenzenterum) dehnt sich zwar auch aus (das könnte man zumindest vermuten), aber die Kraft, die dadurch "entsteht", ist, verglichen mit der Gravitationskraft der Sonne, so gering, dass sie keine direkt beobachtbaren Auswirkungen hat.

Man könnte natürlich auch über eine "echte" Abschirmung (aus welchen Gründen auch immer) spekulieren, doch um dies zu beantworten, müsste man erst einmal das Wesen der kosmischen Expansion verstehen (z.B., was ist dunkle Energie, woher kommt sie, etc.).
 

mac

Registriertes Mitglied
Hallo Bynaus,

Bynaus schrieb:
Der Raum zwischen Erde und Sonne (oder zwischen Sonne und Milchstrassenzenterum) dehnt sich zwar auch aus (das könnte man zumindest vermuten), aber die Kraft, die dadurch "entsteht", ist, verglichen mit der Gravitationskraft der Sonne, so gering, dass sie keine direkt beobachtbaren Auswirkungen hat.

bis ich Sys's Post gelesen hatte, hatte ich mir die Sache genau so vorgestellt wie Du es hier (ohne den Teil mit der Milchstrasse) geschrieben hast.

Dann kam aber dieser Post und ich dachte: hoppla, bei so großen Strukturen? Wie sehen denn dann die Kräfteverhältnisse aus? Und ich kam eben auf das Ergebnis daß die Milchstraße von Virgo stärker beschleunigt wird als von Andromeda und daß das weiter weg noch schlimmer wird.

Als nächstes kam die Überlegung: Wenn Du und Ich und Sky in je 2 m Abstand voneinander in einer Reihe stehen;
2 m Abstand noch koppeln 4 m aber nicht, könnte sich Sky von Dir entfernen. Aber ich stehe dazwischen, je zwei m Abstand zu Euch, von mir kann er sich nicht entfernen und ich nicht von Dir, wie soll es denn so zu einer Expansion kommen?

An der Stelle dachte ich, hier hilft nur noch eíne quantitative Beschreibung, die den Zusammenhang erklärt und nachprüfbar macht.

Aber ich kann nichts finden?

Herzliche Grüße

MAC
 

komet007

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Guten Abend zusammen

Ich hatte da gerade noch so einen Gedanken zu dem Thema. Habt ihr Euch mal überlegt, dass die Expansion keinerlei Einwirkung auf ein gravitatives System haben könnte? Den Grund dazu würde ich mir folgendermaßen erklären:
Es gilt soweit als gesichert, dass die Expansion des Universums durch Dunkle Energie hervorgerufen wird. Dunkle Energie kann man als Antigravitativ bzw als negative Energie bezeichnen. In einer Galaxie in der vorwiegend positive Energie in Form von Gravitation vorherrscht dürfte es nicht möglich sein, dass eine negative Energie in diese eindringen kann. Ein Hinweis darauf könnte das letzte Woche veröffentlichte Experiment der gravitomagnetischen Kraft sein.
Diese Kraft kann sowohl positiv wie auch negativ sein, was also heißen würde, dass Dunkle Energie in einer Galaxie nicht vorkommen kann und somit in einem gravitativ gebundenem System keine Expansion stattfindet. Ist jetzt vielleicht eher ein Schuß aus der Hüfte, aber was haltet ihr davon?
 

Bynaus

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Die "Dunkle Energie" ist auf jeden Fall positive Energie, auch wenn sie Antigravitativ wirkt. Erinnere dich z.B. daran, dass Dunkle Energie rund 70% der Energie im Kosmos ausmacht - da kann sie nicht negativ sein.
 

mac

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Hallo komet007

komet007 schrieb:
In einer Galaxie in der vorwiegend positive Energie in Form von Gravitation vorherrscht dürfte es nicht möglich sein, dass eine negative Energie in diese eindringen kann.

ob die treibende Kraft für die Expansion die kinetische Energie aus der Zeit des Urknalls, oder (falls überhaupt existent) dunkle Energie ist, spielt für mein Verständnisproblem eigentlich keine Rolle (glaube ich). Was weder Du noch ich mit dieser Vorstellung erklärst ist: wie diese Koppelung es schafft Systeme, die sich weniger stark anziehen stärker zu binden als Systeme die sich stärker anziehen. Milchstrasse und Virgo sind ca. 6E7 Lichtjahre auseinander und Milchstrasse und Andromeda nur 2E6.

Ich glaube nicht, dass es die Ausdehnung und/oder die gravitative Koppelung nicht gibt, ich habe nur keine quantitative Vorstellung wie sie wirken und welche Grundgrößen bei dieser Wirkung eine Rolle spielen.

Ich kann mir auch nicht vorstellen daß man einen solchen Begriff seriös kreiert, ohne eine quantitative Beziehung zu formulieren, mit der man es an den Messwerten verifizieren kann.

Das wäre so als hätte Newton gesagt die Gravitation hält die Planeten auf ihrer Bahn ohne sich um die Gesetzmäßigkeiten zu kümmern.

Herzliche Grüße

MAC
 

komet007

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Bynaus schrieb:
Die "Dunkle Energie" ist auf jeden Fall positive Energie, auch wenn sie Antigravitativ wirkt. Erinnere dich z.B. daran, dass Dunkle Energie rund 70% der Energie im Kosmos ausmacht - da kann sie nicht negativ sein.

So gesehen hast du recht, eine expandierende Kraft ist schließlich positiv.

mac schrieb:
Ich glaube nicht, dass es die Ausdehnung und/oder die gravitative Koppelung nicht gibt, ich habe nur keine quantitative Vorstellung wie sie wirken und welche Grundgrößen bei dieser Wirkung eine Rolle spielen.

Letztendlich ist die entscheidende Grundgröße dazu in der Masse- bzw Energieverteilung im Universum zu suchen. Geht man davon aus, dass baryonische und Dunkle Materie ca. 30% der Gesamtmasse des Universums einnehmen, und diese vorwiegend in den Galaxien verteilt ist, so wirkt Dunkle Energie massgeblich in den Voids. Würde also heißen dass die Raumdehnung der Vakuumräume ausschlaggebend für die Expansion des Universums wäre. Die expandierende Kraft der DE mag sich auch in großen Strukturen wie Virgo auswirken, aber die formenden Kräfte sind hier ebenfalls Zentrifugalkraft und Gravitation wie in einer Galaxie, da die Kopplung durch Gravitation stärker ist.

Eine weitere Grundgröße findet sich in der Tatsache, dass das Universum
auf der exakt kritischen Energiedichte liegt. Diese Energiedichte lässt sich aus den Daten der Hintergrundstrahlung ableiten.
Eine rein kinetische Energie kann für die Expansion ausgeschlossen werden, da die Expansion beschleunigt stattfindet.
 
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mac

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Hallo komet007,

komet007 schrieb:
Letztendlich ist die entscheidende Grundgröße dazu in der Masse- bzw Energieverteilung im Universum zu suchen.

Ja!


komet007 schrieb:
Geht man davon aus, dass baryonische und Dunkle Materie ca. 30% der Gesamtmasse des Universums einnehmen, und diese vorwiegend in den Galaxien verteilt ist, so wirkt Dunkle Energie massgeblich in den Voids.

mit meinem Wissensstand kann ich das weder widerlegen noch bestätigen. Es gibt aber für mich bisher keinen erkennbaren Grund, es nicht auch so zu sehen.

Zu meinen Zweifeln daran, hab ich weiter Unten noch was geschrieben und in vielen anderen Posts auch.

Es bedeutet aber auch, daß Du damit implizit voraussetzt, daß die Wirkung der Gravitation gegen die Dunkle Energie in so großräumigen Strukturen wie einer Galaxis zu einem nennenswerten Erfolg führt. Am Ende dieser Gedankenkette landest Du exakt an der selben Stelle wie ich, nur mit umgekehrten Vorzeichen und brauchst auch eine quantitative Beschreibung.

komet007 schrieb:
Würde also heißen, dass die Raumdehnung der Vakuumräume ausschlaggebend für die Expansion des Universums wäre. Die expandierende Kraft der DE mag sich auch in großen Strukturen wie Virgo auswirken, aber die formenden Kräfte sind hier ebenfalls Zentrifugalkraft und Gravitation wie in einer Galaxie, da die Kopplung durch Gravitation stärker ist.

hier sind wir jetzt dicht am springenden Punkt!
An dieser Stelle kommen wir nämlich zu dem Problem, daß sich Virgo und Milchstraße 30 mal stärker anziehen, als Andromeda und Milschstrasse. Und das führt automatisch zur Frage, wie kann sich unter solchen Umständen eine Expansion ausbilden.

Ohne eine quantitative Beziehung hängen wir hier beide am Siemens Lufthaken.;)


komet007 schrieb:
Eine weitere Grundgröße findet sich in der Tatsache, dass das Universum
auf der exakt kritischen Energiedichte liegt. Diese Energiedichte lässt sich aus den Daten der Hintergrundstrahlung ableiten.
Eine rein kinetische Energie kann für die Expansion ausgeschlossen werden, da die Expansion beschleunigt stattfindet.

Eine bessere Erklärung für die Beschleunigung fällt mir (wen wundert's?) auch nicht ein. Aber meine Zweifel an der tatsächlichen Existenz dieser Beschleunigung sind, nachdem ich die Meßwerte (der SN 1a Daten) gesehen habe, ins Bodenlose gefallen. (Ja, ich habe gelesen, was Flozifan dazu gepostet hat!)

Herzliche Grüße

MAC
 

Sheela3004

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Expandieren die Himmelskörper im Universum ebenfalls?

Ich weiß zwar jetzt nicht genau, ob das wirklich das gleiche Thema ist, aber ich zitiere mal Charles H. Lineweaver und Tamara M.Davis zwei Astronomen aus Australien aus Kosmologie Spektrum der Wissenschaft Dossier 2/2000

Es geht um richtige und falsche Vorstellungen beim Big Bang.

Sie schreiben falsch ist folgende Vorstellung:
Ja, die Expansion lässt das Universum und alles, was sich in ihm befindet, anwachsen. Greifenwir ein Objekt heraus-einen Galaxienhaufen. Wenn das Universum größer wird, wachsen die Galaxien und der Haufen. Die äußere Begrenzung des Galaxienhaufens bewegt sich nach außen.

Sie schreiben richtig ist folgende Vorstellung:
Nein. Nur das Universum expandiert, zusammenhängende Objekte in ihm verändern sich nicht. Anfangs werden benachbarte Galaxien auseinander gezogen, doch irgendwann überwiegt ihre gegenseitige Anziehungskraft die Expansion. Es bildet sich ein Galaxienhaufen, der einen Gleichgewichtszustand mit fester Größe einnimmt.

Ende des Zitats

Wenn ich die beiden richtig verstehe, dann dürfte sich die Größe von Galaxien aufgrund der Expansion des Universums nicht ändern. Also ich meine, die Expansion des Universums hat keinen Einfluß auf die Größe von Galaxien, bzw.
Galaxienhaufen. In dem Artikel wird allerdings nicht angegeben, warum genau das so sein soll.
Oder ist die Meinung der beiden überholt?

Gruß Christian
 
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mac

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Hallo Christian,

ich meine genau darum geht es!

Wenigstens habe ich jetzt einen weiteren Anhaltspunkt, wo ich noch suchen kann. Vielen Dank!

Leider werde ich wahrscheinlich erst morgen wieder Zeit haben mich um mein Hobby zu kümmern.

Herzliche Grüße

MAC
 

komet007

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Ohne eine quantitative Beziehung hängen wir hier beide am Siemens Lufthaken.

Hi Mac, die quantitative Aussage dazu ist wohl die allgemeine Rotverschiebung fast aller beobachtbaren Galaxien jendseits Virgo, wobei Virgo widerum zu einer noch größeren Struktur gehört. Virgo und weitere Superhaufen bewegen sich auf den Großen Attraktor zu, ein Schwerkraftfeld in der Centaurus Region das wir leider von der Erde aus nicht beobachten können, da es knapp über unserem galaktischen Zentrum liegt.
Letztendlich musst du hergehen und über die Dopplereffekt-Daten die Bewegungsrichtung der Galaxien simulieren. So etwas gibt es bereits vom Max Planck Institut als Computermodell: http://www.mpg.de/bilderBerichteDok...gen/2005/pressemitteilung20050530/index.html).
Dadurch lässt sich bestimmen, welche Systeme gravitativ gebunden sind und ab welcher Entfernung Strukturen der Raumexpansion unterliegen.
 

mac

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Hallo komet007,

vielen Dank für den Link! :)

Ich lande bei MPG aber: Seite nicht gefunden. Muß den Beitrag noch finden und lesen. Mal sehen ob die was dazu sagen können.

Du hast im Prinzip mit dem was Du mir geschrieben hast natürlich recht.

Als ich mit meinen Überlegungen an dieser Stelle war, zog ich folgendes Resümee:

Es kann Für Galaxien nur Bewegungsdaten in radialer Richtung und sehr grobe Massedaten geben. Wieviel dunkle Materie?

Das was ich an Mathematik kann, reicht zwar für meinen Beruf vollkommen aus, aber nicht für einen Plan wie ich sinnvolle Bewegungsdaten in den beiden anderen Richtungen erstellen kann.

Ich könnte zwar (so schlecht wie solche Daten halt sind) die Beschleunigungen für ein größeres Volumen rechnen, aber das würde mir nicht helfen, da ich ohne die anderen Daten keine Trajektorien herausfinden kann.

Wie ich ohne blassen Schimmer welche Gegenkraft die dunkle Energie ausübt, mit solchen Daten ein belastbares Ergebnis für eine Funktion ermitteln könnte, konnte und kann ich mir nach wie vor nicht vorstellen.

Bei den unvollständigen, mit riesigen Fehlern behafteten Daten und meiner Ahnungslosigkeit bezüglich der dafür sonst noch relevanten Daten, kann nur Stuss rauskommen.

An dem Punkt angelangt, dachte ich vielleicht gibt's ja schon was, auf einem Weg von dem du nur noch nie was gehört hast?

Frag doch mal!

Nochmal Danke

Herzliche Grüße

MAC
 

komet007

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Hi Mac, der String ist leider zu lang, ich habe ihn nun gesplittet, musst du halt wieder zusammenbauen.

http://www.mpg.de/bilderBerichteDokumente/
dokumentation/pressemitteilungen/2005/
pressemitteilung20050530/index.html

Hier noch ein Link zur WMAP-Mission, hier findest du aktuellste Daten zur Hintergrundstrahlung und auch eine mittlerweile sehr detaillierte Karte:

http://map.gsfc.nasa.gov/m_mm.html

Bei den unvollständigen, mit riesigen Fehlern behafteten Daten und meiner Ahnungslosigkeit bezüglich der dafür sonst noch relevanten Daten, kann nur Stuss rauskommen.

An dem Punkt angelangt, dachte ich vielleicht gibt's ja schon was, auf einem Weg von dem du nur noch nie was gehört hast?

An dem Punkt wird unsere Astronomie wohl auch in ihre Grenzen gewiesen. Etwas anderes als eine Radialbewegung gibt der Dopplereffekt leider auch nicht her.
 

komet007

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mac schrieb:
Hallo komet007,

erst mal vielen Dank für die Links. Leider gibt es den mpg Artikel vom 30.5.2005 bei mir nicht? Der NASA-Link funtioniert!

Danke

MAC

nö, du musst den Hyperlink in der Adressleiste deines Browsers wieder zusammensetzten, da ihn das Forum nicht vollständig darstellen kann, geht auf alle Fälle. Viel Spaß

http://www.mpg.de/bilderBerichteDokumente/
dokumentation/pressemitteilungen/2005/
pressemitteilung20050530/index.html.
 

mac

Registriertes Mitglied
Hallo komet007

ich habe den String mit dem ich den Link aufgerufen und beim MPI gelandet bin aber mit der Mitteileung Seite nicht gefunden aus der Adresse-Zeile des Browsers hierher kopiert.

http://www.mpg.de/bilderBerichteDok...ngen/2005/pressemitteilung20050530/index.html.

mit diesem Link geht es bei mir nicht!

Herzliche Grüße

MAC


:confused: Na, das ist ja lustig, als ich jetzt diesen (mit copy und paste hierher transferierten)Link in meinem Post angeklickt hab' funktionierte es!:confused:
 
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