Wie groß ist das Universum?

5 Antworten

dazu versteht man am besten zuerst die...

Hubblekonstante

Unter der Annahme einer linearen Ausdehnung des Universums ist der Skalenfaktor a(t) =D(t)/D0 einer beliebigen Distanz D und der Distanz D0 zum Zeitpunkt t0 im Universum linear abhängig von der Zeit t: 

a = da/dt*t  (1) mit einer Ausdehnungsgeschwindigkeit

da/dt = H*a (2)

Der Faktor H ist die Hubblekonstante (die besser Hubbleparameter heißen sollte, weil sie nicht konstant ist - in der Tat folgt aus einer linearen Ausdehnung konstante Ausdehnungsgeschwindigkeit da/dt und damit H = 1/t mit 2 in 1 eingesetzt), hat beim Urknall eine Polstelle und nimmt seitdem ab, wird aber nie null. 

Kosmologischer Horizont

Objekte in der Entfernung r entfernen sich mit der Geschwindigkeit v(r) = H*r von uns. Man kann nun mit der Lichtgeschwindigkeit c einen Radius rH = c/H definieren, der Hubbleradius genannt wird. Für r = rH ist die Geschwindigkeit v(rH) = c, d.h. theoretisch entfernen sich Objekte in dieser Entfernung mit Lichtgeschwindigkeit von uns (die Spezielle Relativitätstheorie gilt nur lokal und wird dadurch nicht verletzt), und man könnte meinen, dass man dann diese Objekte nie mehr sehen kann, weil ihr Licht nicht gegen die Expansionsgeschwindigkeit ankommt, aber:

1. Licht direkt hinter rH kann es, einmal ausgesandt, mit der Zeit innerhalb von rH schaffen und uns letztlich doch erreichen - die korrekte Rechnung beinhaltet eine Integration der Bewegung mitbewegter Koordinaten und des Lichtsignals von t0 bis unendlich und führt hier zu weit - außerdem...

2. ist die o.g. Annahme der linearen Ausdehnung falsch. Die Ausdehnung unterliegt bremsenden und beschleunigenden Einflüssen (zB die Massendichte einschl. dunkler Materie vs. dunkle Energie), deren Stärke nicht zeitlich konstant war oder sein wird. In Abhängigkeit von diesen Einflüssen kann der Kosmologische Horizont sich bei vorwiegender Bremsung weiter ausdehnen und mehr Objekte sichtbar machen, oder  bei vorwiegender Beschleunigung schrumpfen und mehr Objekte verbergen.

Aus diesen beiden Gründen liegt der Kosmologische Horizont nicht beim Hubbleradius, sondern nach aktuellem Stand etwas dahinter (etwa 16 Mrd LJ statt 13,4 Mrd LJ). Mit weiterer Ausdehnung des Universums und sinkender Massendichte könnte die Beschleunigung gewinnen - dann würde der Hubbleparameter auf einen konstanten Wert sinken: die Lösung für die Differentialgleichung da/dt = const*a ist dann eine exponentielle Ausdehnung, die den Kosmologischen Horizont schließlich bis auf gravitativ direkt gebundene Strukturen schrumpfen ließe, und die Reste der Vereinigung aus Milchstraße und NGC224 wären allein in der Dunkelheit.

Partikelhorizont.

Wo aber sind die  fernsten Objekte, die wir jetzt schon sehen, wirklich? Als ihr Licht ausgesandt wurde, dh kurz nachdem das Universum transparent wurde, waren sie nur einige Mio LJ entfernt. Während ihr Licht im Raum zu uns unterwegs war, bewegte sich dieser Raum aber mit der Expansionsgeschwindigkeit von uns weg und verlängerte die Reisezeit des Lichtes (und seine Wellenlänge), bis das Licht schließlich hier ankam; inzwischen haben sich die damals aussendenden Objekte bis zum sog. Partikelhorizont entfernt (ca 46 Mrd LJ), also weit hinter dem Kosmologischen Horizont.

Hinterm Horizont geht's weiter...


laafd 
Fragesteller
 29.12.2023, 19:07

Ich verstehe nur Bahnhof

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Muminpapa  29.12.2023, 19:14
@laafd

Im Grunde sagt er, das Universum geht bis ganz nach hinten. Also wirklich bis ganz nach hinten. Mindestens. Außer, es wächst noch, dann geht es noch weiter.

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hologence  30.12.2023, 07:26
@laafd
Bahnhof

das Thema ist nicht anschaulich und braucht lange Beschäftigung und Einarbeitung. Manche erzählen dann kurze Kindermärchen, die zwar eingängiger aber falsch sind, das ist nicht meins - ich bin nicht Aiman Abdallah. Wer Bahnhof versteht, merkt wenigstens, dass das Thema größer ist als er gedacht hat, und kann dann anfangen, irgendwann kommt dann auch die Bahn.

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Blume8576  29.12.2023, 19:45

☆ Als ihr Licht ausgesandt wurde, dh kurz nachdem das Universum transparent wurde, waren sie nur einige Mio LJ entfernt☆

Wieviel Zeit ist seitdem Vergangen?

Habe mal nach der Hubble Konstante gesucht und nachgerechnet.

Wenn das Universum die angenommen 13,4 mrd Jahre alt ist und es sich diese ganze Zeit mit der Hubble konstante ausgedehnt hat , dann können sich die einige Mio Lichtjahre ( habe mehrere verschiedene Rechnungen genacht) immer nur verdoppelt haben.

Wie kommst du von einige Mio Lichtjahre auf 46 mrd?

Kannst du uns das mal mit exakten Werten vorrechnen?

Mit links woher du die Zahlen hast .

Danke

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Das beobachtbare Universum hat einen geschätzten Radius von ca. 46,6 Milliarden Lichtjahren.

Was danach kommt, weiß aber keiner. Tatsächlich spricht aber nichts dagegen, dass der Raum hinter dem Universum unendlich ist.

Das Universum? Riesig. Wie, echt megagroß. So groß, dass wir manchmal nicht mal denken können, wie groß es ist. Einfach: astronomisch! 🌌😎

Woher ich das weiß:Recherche

Das ist unbekannt. Man weiß es nicht.

Tiefer als 13,7 Mrd Lichtjahre kann man nicht gucken, dahinter weiß niemand wie es weiter geht. Damit musst du dich abfinden.