Frage zu: Kosmische Hintergrundstrahlung - warum können wir sie noch messen.

Bernhard Kletzenbauer

Bernhard Kletzenbauer

Registriertes Mitglied
mac schrieb:
'Ebenso wie heute ausgesandtes Licht aus dieser Entfernung uns auch (immer theoretisch) nur noch gerade eben, gemeinsam mit dem damals ausgesandten Licht vom heute 62E9 Lichtjahre entfernten CMB erreichen wird'
Zum Vergrößern anklicken....
Gemeinsam?
Wieso soll uns heute ausgesandtes Licht nur noch gerade eben erreichen?

Licht aus 480000 Lj. Entfernung von vor 13,7 Mrd. Jahren erreicht uns heute zusammen mit Licht aus 480000 Lj. von vor 500000 Jahren (geschätzt). Ersteres ist extrem rotverschoben, Letzteres weniger rotverschoben. Die Lichtquellen von Ersterem sind jetzt in etwa 50-60 Mrd. Lj. Entfernung, wenn es sie überhaupt noch gibt. Die Lichtquellen von Letzterem sind trotz kosmischer Expansion noch nicht allzu weit weg vom Aussendepunkt.
 
Bernhard Kletzenbauer

Bernhard Kletzenbauer

Registriertes Mitglied
Skorpid schrieb:
Noch eine Laienfrage:
...könnten nicht sehr weit weg (eben in dieser Entfernung wo die CMB herkommt) kosmische Objekte (schwarze Löcher, Pulsare, Quasare, Dunkle Materie schwarze Löcher, ... die im materiell viel kompakteren Universum entstanden ... rumsausen, die hochenergetischen elektromagnetische Wellen ausgesendet haben,...
Zum Vergrößern anklicken....

Damals gab es solche Objekte noch nicht. Das würde einen ganz anderen Anfang des Universums voraussetzen, als er heute angenommen wird.
Da wir ja auf einem minimalen Ausschnitt des CMB-Bildes aufgrund der Entfernung eigentlich einen riesigen Bereich sehen, könnte es dort doch genug Objekte geben, die ein solches Bild ergeben könnten...
Zum Vergrößern anklicken....
In einem scheinbar riesigen Bereich des CMB-Bildes sehen wir nur einen damals räumlich kleinen Universumsbereich. Früher war ja das Universum viel enger zusammengezogen. Der CMB ist sozusagen der riesige Schatten auf einer Wand, den ein kleines Objekt wirft, das dicht vor einer Kerzenflamme positioniert ist.
...und der eigentliche CMB liegt noch dahinter und ist noch viel kälter? ...
Zum Vergrößern anklicken....
Heutzutage ist die ehemalige Lichtquelle des CMB sicher kälter als 3000K. Erst bei weniger als 3000K wurde das Universum durchsichtig. Alles was zeitlich davor liegt, ist für uns nicht sichtbar, so als stünden wir in Nebel bei dem man die eigene Hand nicht mal dicht vor den Augen erkennen kann.
 
mac

mac

Registriertes Mitglied
Hallo Bernhard K,

Bernhard Kletzenbauer schrieb:
Gemeinsam?
Wieso soll uns heute ausgesandtes Licht nur noch gerade eben erreichen?
Zum Vergrößern anklicken....
Wenn es heute von einer Lichtquelle ausgesendet wird, die heute knapp 16 Milliarden Lichtjahre entfernt ist, wird es uns noch in endlicher Zeit erreichen und auch nicht bis ins Unendliche rot verschoben sein.

Wenn es dagegen heute aus der heutigen Entfernung des event Horizon ausgesendet wird (das sind heute gut 16 Milliarden Lichtjahre) wird es uns erst in unendlicher Zukunft und unendlich rot verschoben erreichen.

Wenn es dagegen heute aus der heutigen Entfernung von 17 oder mehr Milliarden Lichtjahren ausgesendet wird, wird es uns (nach den derzeit geltenden Weltmodellen) überhaupt nicht mehr erreichen, es ist und bleibt jenseits unseres Event-Horizon.

Wenn also heute Photonen, die vor rund 13,7 Milliarden Jahren von einem Ort gestartet sind, der heute rund 62 Milliarden Lichtjahre Entfernt ist (event Horizon für diesen Startzeitpunkt und diese heutige Entfernung) dann sind diejenigen die in unsere Richtung gestartet sind heute immer noch gut 16 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt. Photonen die dort heute starten, also während die schon 13,7 Milliarden Jahre alten Photonen vorbei kommen, kommen gemeinsam mit denen bei uns an (Licht kann Licht nicht überholen!) Da es die heutige Entfernung des Event-Horizon ist, kommen sie beide unendlich rotverschoben in unendlicher Zukunft bei uns an

Bernhard Kletzenbauer schrieb:
Licht aus 480000 Lj. Entfernung von vor 13,7 Mrd. Jahren erreicht uns heute zusammen mit Licht aus 480000 Lj. von vor 500000 Jahren (geschätzt). Ersteres ist extrem rotverschoben, Letzteres weniger rotverschoben. Die Lichtquellen von Ersterem sind jetzt in etwa 50-60 Mrd. Lj. Entfernung, wenn es sie überhaupt noch gibt. Die Lichtquellen von Letzterem sind trotz kosmischer Expansion noch nicht allzu weit weg vom Aussendepunkt.
Zum Vergrößern anklicken....
Das war jetzt in meinen Augen etwas konfus?

Licht, ausgesandt aus heute 480000 Lj Entfernung, welches vor 13,7 Mrd. Jahren ausgesandt wurde, ist längst (seit rund 13 Milliarden Jahren) an uns vorbeigezogen und konnte uns daher weder vor 12 Milliarden Jahren noch heute und auch zu keinem Zeitpunkt dazwischen und auch nicht in Zukunft, erreichen.

Dagegen erreicht uns heute z.B. gerade das Licht, welches vor 500000 Jahren (geschätzt) in einer Entfernung von knapp 500000 Lichtjahren ausgesandt wurde. Licht dessen Quellen heute 50 oder 60 Milliarden Lichtjahre entfernt sind, hat uns noch gar nicht erreicht und das älteste Licht stammt aus Quellen die heute rund 46 Milliarden Lichtjahre entfernt sind bzw. wären.

Ich lege Dir wirklich den Artikel von Davis und Lineweaver ans Herz, dort ist es sehr sauber beschrieben. http://arxiv.org/pdf/astro-ph/0310808.pdf

Herzliche Grüße

MAC
 
Bernhard

Bernhard

Registriertes Mitglied
mac schrieb:
Erst die beschleunigte Expansion sorgt für eine solche wirklich absolute Grenze. Für das Licht welches zum Zeitpunkt des durchsichtigwerdens ausgesandt wurde, liegt diese Grenze heute bei etwa 62E9 Lichtjahren. Licht von dort ist schon seit 13E9 Jahren unterwegs zu uns, aber noch sehr weit weg, nämlich heute die von Dir schon erwähnten gut 16E9 Lichtjahre. Bis das hier ‚ankommt‘, ist unendlich viel Zeit vergangen und es ist dann unendlich ins rote verschoben.
Zum Vergrößern anklicken....
Hallo MAC,

wenn ich wolframalpha mit der Formel für den Welthorizont aus dem Fließbach füttere, bekommt man für sehr viele, vielleicht sogar für alle zulässigen Werte einen endlichen Wert. Ich habe mal die gängigen Werte für ein geschlossenes, ein hyperbolisches, LCDM und auch für Einstein-deSitter verwendet. Man bekommt da immer einen endlichen Wert. Grund ist scheinbar der Urknall selbst. Bei einem zyklischen, geschlossenen Universum sind zusätzlich alle maximalen Längen aufgrund der Raumkrümmung begrenzt. Dort gibt es also prinzipiell immer eine maximale Entfernung zwischen zwei Ereignissen.

Man darf das Gummibandmodell also nicht in allen Details auf die Friedmann-Gleichungen übertragen. Es ist eher eine grobe Veranschaulichung.
 
Bernhard

Bernhard

Registriertes Mitglied
Skorpid schrieb:
Kann die CMB nicht eine alternative Quelle als den Urknall haben?
Zum Vergrößern anklicken....
Hallo Skorpid,

bei dieser Frage würde ich BK zustimmen. Wie soll so eine Alternative aussehen? Eine Strahlung, die uns aus dem Universum mit so einer hohen Homogenität erreicht muss entsprechend globale Ursachen haben.

Die einzige für mich denkbare Alternative wäre die Möglichkeit, dass die ART nicht stimmt und unser sichtbares Universum in etwas "Übergeordnetes" eingebettet ist. Das wäre dann so in etwa wie in der Antike, wo man z.T. wohl dachte, dass Sterne Löcher in den Sphären sind und durch diese Löcher der Hintergrundschein eines "himmlischen" Lichtes zu sehen ist. Solche Spekulationen entbehren aktuell jeder experimentellen Grundlage.
 
mac

mac

Registriertes Mitglied
Hallo Bernhard,

erst mal vielen Dank für die viele Arbeit die Du Dir gemacht hast!

Ich bin mit Deinem Post 24 etwas überfordert. Was sagt das jetzt? Stehst Du damit im Widerspruch zu Davis und Lineweaver? Wenn nein, warum nicht?

Herzliche Grüße

MAC
 
Bernhard

Bernhard

Registriertes Mitglied
mac schrieb:
erst mal vielen Dank für die viele Arbeit die Du Dir gemacht hast!
Zum Vergrößern anklicken....
Gerne geschehen. Es macht ja auch Spaß sich da weiter einzuarbeiten.

Stehst Du damit im Widerspruch zu Davis und Lineweaver?
Zum Vergrößern anklicken....
Erstmal Nein.

Wenn nein, warum nicht?
Zum Vergrößern anklicken....
Ich muss gestehen, dass ich nun meinerseits mit der Arbeit von D und LW teilweise auch überfordert bin ;-) . Die Grafiken mit den verschiedenen Horizonten und Lichtkegeln könnte ich beispielsweise nicht im Leben selber erzeugen :eek: . Faszinierend ist für mich auf jeden Fall die Vorstellung kausal unabhängiger Gebiete im Universum. Auf Youtube wird diese Vorstellung von B. Greene und anderen ja auch als Vorstellung eines Multiversums propagiert.
 
Zuletzt bearbeitet:
mac

mac

Registriertes Mitglied
Hallo Bernhard,

Bernhard schrieb:
Erstmal Nein.
Zum Vergrößern anklicken....
Bist Du sicher? Die Aussagen die ich bisher hier und an anderer Stelle zur Horizontbildung gelesen habe, haben immer eine beschleunigte Expansion als Ursache. Nur bei gleichförmiger Expansion, egal wie schnell, oder eben langsam werdender Expansion gibt es keinen Horizont, nur einen Vergangenheitslichtkegel. Beschleunigte Expansion bedeutet, daß sich die beiden Enden des Gummibandes mit zunehmender (also beschleunigter) Geschwindigkeit voneinander entfernen. Und genau das läßt sich ja mit dem Gummiband wunderbar veranschaulichen.


Bernhard schrieb:
Ich muss gestehen, dass ich nun meinerseits mit der Arbeit von D und LW teilweise auch überfordert bin ;-) . Die Grafiken mit den verschiedenen Horizonten und Lichtkegeln könnte ich beispielsweise nicht im Leben selber erzeugen :eek: .
Zum Vergrößern anklicken....
Analytisch kann ich das auch nicht. Aber numerisch (Gummiband) sollte das kein Problem sein (nur viel Arbeit) wenn man die Daten für die Beschleunigung kennt, die sich z.B. mit Ned Wrights Calculator numerisch ermitteln lassen (wenn man es wie ich, analytisch nicht kann). Dann sollte es zumindest möglich sein den Verlauf der Kurven in der Vergangenheit zu rekonstruieren.

Ich sag' das so. Ich hatte mit diesem Projekt schon mal vor einigen Jahren angefangen, dann aber mit dem damaligen Ergebnis, daß die Lichtlaufzeit mit diesen Daten tatsächlich heraus kommt, erst mal wieder beiseite gelegt, weil ich eben das verstanden hatte, was ich damals wissen wollte. Und jetzt hab' ich kaum Zeit für solche faszinierenden 'Spielereien' :)Erstes (von hoffentlich sehr vielen) Enkelkind:), beruflich sehr viel mehr Arbeit, so kommt eins zum Anderen und die Hobby's bleiben bei optimistischer Prognose mindestens bis zur Rente etwas auf der Strecke:(.

Bernhard schrieb:
Faszinierend ist für mich auf jeden Fall die Vorstellung kausal unabhängiger Gebiete im Universum. Auf Youtube wird diese Vorstellung von B. Greene und anderen ja auch als Vorstellung eines Multiversums propagiert.
Zum Vergrößern anklicken....
Na ja, faszinierend ist das in der Tat, aber ... ursprünglich stand hier noch einiger Text ich bin dann aber meiner eigenen Empfehlung gefolgt: 'Na ja, wahrscheinlich verstehe ich es nur, nicht mal im Ansatz und sollte daher dazu besser schweigen.'

Herzliche Grüße

MAC
 
Bernhard

Bernhard

Registriertes Mitglied
mac schrieb:
Nur bei gleichförmiger Expansion, egal wie schnell, oder eben langsam werdender Expansion gibt es keinen Horizont, nur einen Vergangenheitslichtkegel. Beschleunigte Expansion bedeutet, daß sich die beiden Enden des Gummibandes mit zunehmender (also beschleunigter) Geschwindigkeit voneinander entfernen. Und genau das läßt sich ja mit dem Gummiband wunderbar veranschaulichen.
Zum Vergrößern anklicken....
Hallo MAC,

der Begriff "Vergangenheitslichtkegel" hat mich wieder etwas weiter gebracht :) :

Man kann demnach zuerst danach fragen, wie weit wir aktuell mit der besten technischen Ausrüstung sehen können. Da gibt es dann zuerst den CMB, der für eine Entfernung von gut 45 Gly steht. Könnte man Gravitationswellen aus der Inflationsära direkt nachweisen, stünden diese Signale schon fast für das theoretische Limit von gut 46 Gly.

Zusätzlich kann man dann den Blick in Richtung Zukunft anstellen und danach fragen, was man zukünftig vom Universum sehen kann. Hier bleibt für die nächsten paar Milliarden Jahre wieder der CMB, der mit fortschreitender Zeit für noch größere Entfernungen steht.

Erst nach dieser Überlegung kommt dann das Gummibandmodell, wo man danach fragen kann, ob es Bereiche gibt aus denen wir auch in der unendlich fernen Zukunft keine Signale erhalten können. Scheinbar liefert da sowohl das Gummibandmodell, als auch das Friedmann-Modell die Aussage, dass es einen Ereignishorizont nur bei beschleunigter Expansion gibt. Die Rechnung im Gummibandmodell kenne ich. Die gleiche Rechnung im Friedmann-Modell müsste ich mir erst noch erarbeiten.
 
mac

mac

Registriertes Mitglied
Hallo Bernhard,

erst mal Danke für die Gratulation! :)

Dein Post 30 ist in allen Punkten so, wie ich es auch meine verstanden zu haben.

Herzliche Grüße

MAC
 
S

Skorpid

Registriertes Mitglied
1) Herzlichen Glückwunsch mac zum Zweitgenerationennachwuchs. Ich bin ja praktisch eine Generation nach Dir, wir haben auch vor Kürzerem einen kleinen Hobbit bekommen, der die Buchseiten von meinem "Der Ursprung des Universums für Dummies" auch gerne mal einer beschleunigten Expansion unterzieht....

2) Danke Bernhard Kletzenbauer und bernhard für Eure erneuten Erklärungen, manchmal muss ich es wohl nur nochmal in anderen Worten hören um es klar zu bekommen. Danke für eure Geduld mit meinen Fragen, das motiviert mich zum Weitermachen. Ihr Profis habt eben ein angeschultes GPS und Kartenmaterial mit dem ihr durch die Wege der Astrophysik navigiert, ich stolpere einfach mal mit einer handgemalten Schatzkarte los und lande dadurch öfters mal im Gebüsch, danke für's zurückziehen auf den richtigen Weg.
 
Dgoe

Dgoe

Gesperrt
Hey,

geht mir ähnlich wie Skorpid eingangs.
Wenn der Urknall innerhalb der Größe eines Bleistiftpunktes angefangen hat, dann kann die äussere Grenze heute nicht unendlich weit weg sein, innerhalb des flachen euklidischen Raumes, auch wenn dieser Raum selber, von mir aus, unendlich sein mag. Das Zeug darin kann nicht unendlich sein.

Ist doch egal wo unser Horizont aufhört, wenn wir eh von rundum keine richtingsweisenden Differenzen bemerken.

Kann man denn nicht ausrechnen, wie groß alles minimal dafür sein müsste heutzutage?
Inklusive beschleunigte Expansion? Sollen es meinetwegen auch 600 oder 4500 Milliarden oder 45^2 Milliarden Lichtjahre sein, in denen wir jauchzen, aber es muss doch ein Ende geben (danach)!?

Gruß,
Dgoe
 
Bernhard Kletzenbauer

Bernhard Kletzenbauer

Registriertes Mitglied
Dgoe schrieb:
Kann man denn nicht ausrechnen, wie groß alles minimal dafür sein müsste heutzutage?
Zum Vergrößern anklicken....
Im Prinzip ja.
Entfernteste Strahlung erreicht uns bei aktueller Hubble-Konstante aus 13,8 Mrd. Lj. Entfernung. Die dazugehörige Strahlenquelle ist jetzt aber schon 46 Mrd. Lj. von uns entfernt. Das wars.

Aber...
warum sollten wir Erdlinge etwas Besonderes sein? Ein anderer Beobachter in 5 Mrd., oder 10 Mrd. Lj. Entfernung von uns wird ebenfalls solche Messergebnisse bekommen. Dadurch würde unser "Minimal"-Universum um eben diese 5 bis 10 Mrd. Lj. Radius anwachsen.
Aber die postulierten anderen Beobachter hätten ja auch wieder Nachbarn innerhalb ihres Wahrnehmugsbereiches, die dann deren Minimaluniversum theoretisch erweitern. So kann man das endlos fortsetzen. Ohne tatsächliche Messmöglichkeit bleibt das aber alles Spekulation.

Nach bisherigen Beobachtungs-Möglichkeiten hat das Universum min. 46 Mrd. Lj. Radius. Und es scheint so, als gäbe es keine Möglichkeiten, um diese Grenze zu überschreiten.
 
Bernhard

Bernhard

Registriertes Mitglied
Bernhard Kletzenbauer schrieb:
Entfernteste Strahlung erreicht uns bei aktueller Hubble-Konstante aus 13,8 Mrd. Lj. Entfernung.
Zum Vergrößern anklicken....
Hallo BK,

ich empfehle da ganz dringend die Beschäftigung mit der "Ant on a rubber rope". Da sich die Entfernungen während langer Lichtlaufzeiten vergrößern, liegt der Ereignishorizont nicht bei 13,8 Gly, sondern eher bei 16 Gly. Das Licht bekommt unterwegs also etwas Entfernung über die Expansion des Universums geschenkt.
 
Bernhard

Bernhard

Registriertes Mitglied
Bernhard schrieb:
Die Rechnung im Gummibandmodell kenne ich. Die gleiche Rechnung im Friedmann-Modell müsste ich mir erst noch erarbeiten.
Zum Vergrößern anklicken....
Hallo MAC,

die Gegenüberstellung dieser zwei Rechnungen ist im Ansatz gar nicht mal so kompliziert. Wenn man im Friedmann-Modell den Krümmungsparameter k=0 ("euklidischer Fall") und als Entfernung die radiale Koordinate verwendet, bekommt man sofort die sehr übersichtliche Formel
$$dx/dt = c/a(t)$$
wo x den Ort des Lichtstrahles bezeichnet, c die Lichtgeschwindigkeit und a(t) den Skalenfaktor mit a(t_0) = 1. Man hat also schon eine etwas andere Formel als bei der Ameise, aber die Ergbnisse sind ziemlich gut vergleichbar. Verwendet man beispielsweise den (genaugenommen unzulässigen) Fall linearer Expansion mit a(t) = t / t_0 liefert die Integration:
$$x = ct_0 \ln (t/t_0)$$
und diese Funktion divergiert für t nach unendlich. Der Lichtstrahl kommt also unendlich weit und es existiert kein Horizont.

Will man ein etwas realistischeres Modell, muss man andere Funktionen für den Skalenfaktor verwenden. Durch die Einschränkung auf k=0 reduziert man die Auswahl der Weltmodelle vorerst auf Einstein-deSitter und LCDM, wobei Einstein-deSitter hier auch nicht wirklich schwer zu berechnen ist. Man erhält mit den Formeln aus dem "Fließbach":
$$x=2c/H_0 [\sqrt{x}]_1^{\infty}$$
und auch dieser Ausdruck divergiert.

Für LCDM erhält man:
$$x = c/H_0 \int_1^{\infty}\frac{dx}{\sqrt{0.3x+0.7x^4}}$$
und dieser Ausdruck konvergiert dann in etwa zu 13,8 Gly * 1,14 = 15,7 Gly. Man erkennt dabei die Parameter 0.3 für den Anteil leuchtender und dunkler Materie und 0.7 für die kosmologische Konstante. Den Wert für c/H_0 müsste man nochmal genau nachrechnen.
 
Zuletzt bearbeitet:
Du musst dich einloggen oder registrieren, um hier zu antworten.
Oben