Universum Ausdehnung Tempo?
Der Urknall erfolgte in einem unendlich kleinen Punkt.
Gibt es in der Wissenschaft der Kosmologie Ideen wie schnell die Ausdehnung gewesen sein könnte?
Mir ist klar dass meine Frage schwer zu beantworten ist da es zuerst nur eine Plasmawolke gab.
Aber auch diese Wolke muss langsam größer geworden sein und ganz zu Beginn noch sehr klein gewesen sein.
In welchem zeitlichem Tempo zu welcher räumlichen Ausdehnung?
2 Antworten
Der Urknall erfolgte in einem unendlich kleinen Punk
das ist nicht was die urknalltheorie besagt. die besagt "nur" dass sich das universum vor ca. 14 Mrd. jahren in einem sehr sehr heißen und sehr sehr dichten zustand befand (so heiß und dicht dass wir ihn mit unseren (heutigen) physikalischen modellen nicht mehr beschreiben können und daher (noch) nicht noch weiter zurück rechnen können) und sich daraus ausdehnte. und das ist auch sehr gut durch beobachtungen belegt.
Harald Lesch sagte in einem Urknall Video das die <Explosion> in dem kleinsten denkbaren Punkt erfolgte
dazu versteht man am besten zunächst 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.
Mal eine saudumme Frage:
Wie schnell wird sich wohl die Plasmawolke kurz nach dem Urknall ausgedehnt haben und zu welcher räumlichen Größe?
das war die wissenschaftliche Antwort. Wenn man feststellt, dass die Antwort eine Nummer zu groß für einen ist, dann war schon die Frage zu groß. Auf jeden Fall sollte daraus die Motivation folgen, sich richtig mit dem Thema zu beschäftigen.
Das gilt übrigens auch für das Verständnis von sogenannter KI.
Achja,, das war die nicht- wissenschaftliche Antwort. Trotzdem vielen Dank.
Ich werde mir den Text mit KI Software übersetzen lassen