Je tiefer wir ins Weltall schauen um so weiter schauen wir in die Vergangenheit aber um so kleiner war das Weltall auch zu dieser Zeit, beißt sich das nicht?
Ich meine wie kann man immer weiter schauen und je weiter man schaut um so kleiner wird praktisch das Weltall ? Man kann ja in jede Richtung schauen und am Ende müsste man immer beim Urknall ankommen , also alle Wege führen nach Rom ?
2 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.
Es gibt sogar noch mehr seltsame Effekte in der Nähe der Horizonte: Es gibt zwei Distanzen ferner Galaxien:
Die Entfernung, die aus der Leuchtkraft ferner Objekte mit bekannter Helligkeit (sog Standardkerzen, zB Supernovae) folgt (Luminosity Distance rL)
Die Entfernung, die aus dem Winkel folgt, in den ein Objekt bekannter absoluter Größe passt (Angular Distance rA).
Mit Hilfe der Rotverschiebung z gibt es eine einfache Beziehung zwischen beiden, Etherington's Distance Duality Equation (die vom genauen Expansionsmodell unabhängig ist:
rA/rL = 1/(1 + z)^2
Daraus folgt, dass in der Nähe, für z << 1, die Winkelentfernung sich etwa so verhält wie die Leuchtkraftentfernung, dass also entferntere Objekte gleicher Art kleiner erscheinen, wie gewohnt, dass für größere z aber die Winkelentfernung hinter die Leuchtkraftentfernung zurückfällt und die Objekte nicht mehr kleiner erscheinen. rA nimmt also mit wachsender Entfernung ab und die Objekte erscheinen sogar wieder größer.
Eine anschauliche Begründung ist, dass eine Galaxie wegen ihrer gravitativen Bindung zwar ihre absolute Größe beibehält, ihr Abbild aus ausgesendetem Licht aber der Expansion folgt und sich auf der Reise zum Beobachter um den gleichen Faktor (1 + z) aufbläht wie die Wellenlänge.
der Ort des Urknalls ist heute überall. Hier und in Bielefeld und am Partikelhorizont und dahinter.
... der Ort des Urknalls ist heute überall......
Du meinst damit das der Raum expandiert ?
( Obwohl es ja Bielefeld gar nicht gibt :-) )
Man kann ja in jede Richtung schauen und am Ende müsste man immer beim Urknall ankommen
ja
also alle Wege führen nach Rom ?
der vergleich ist nicht gut, denn Rom bezeichnet einen ort im raum, der urknall aber einen zeitpunkt (also so wie zB 'letzter montag')
Hallo Reggid
damit tue ich mich schwer
Egal, in welche Himmelsrichtung ich auch immer in die Vergangenheit schauen ich treffe immer genau den gleichen fast singulären Punkt ( Urknall )
wie ich oben schon schrieb: der urknall ist kein punkt. "urknall" ist der name eines zeitpunkts in der vergangenheit. da du in jede richtung in die vergangenheit schaust, kommst du in jede richtung irgendwann zu diesem zeitpunkt
Ich meinte praktisch damit,
Die größe des Weltalls beim Urknall war praktisch fast ein singulärer Punk ich weiß nicht wie ich es anders sagen soll.
Die größe des Weltalls beim Urknall war praktisch fast ein singulärer Punk ich weiß nicht wie ich es anders sagen soll.
die größe dessen was wir heute das beobachtbare universum nennen (was genau definiert ist dadurch von welchen raumbereichen uns seither zumindest prinzipiell informationen erreichen konnte)
das universum als gesamt könnte auch unendlich sein (spricht zumindest nichts dagegen) und wäre es dann auch zu jedem zeitpunkt schon gewesen.
und wenn du weit genug in eine richtung blickst, siehst du den jeweiligen raumbereich wie er eben zum zeitpunkt den wir 'urknall' nennen war (also nicht wirklich, weil das universum bis ca 300.000 jahre später nicht transparent war)
also leienhaft ausgedrückt,
der Urknall war praktisch fast unendlich klein aber sein Abbild hat sich soweit aufgebläht das er optisch betrachtet um uns herum ist ? ( Egal in welche Richtung ich schaue.. )