Ist das Universum wirklich größer als alt?

Moin,

das Entscheidende ist: Die Ausdehnung des Universums ist keine Bewegung und darf daher sehr wohl "schneller als Lichtgeschwindigkeit" sein. "Schneller als LIchtgeschwindigkeit" heißt also, der Abstand zwischen zum Beispiel zwei Galaxien wächst derart, aber eben nicht, daß sich die Galaxien selber dabei derart schnell bewegen. Stattdessen wird der Raum zwischen ihnen wie ein Gummiband gedehnt.

Der Urknall ist nun 13.7 Milliarden Jahre her. Licht war also maximal 13.7 Milliarden Jahre lang zu uns unterwegs. In der Zeit seit dem Aussenden eines LIchtteilchens damals und dem heutigen Einfangen durch unsere Teleskope hat sich der Raum, durch den es sich bewegt fleißig ausgedehnt, sowohl auf dem Weg davor als auch der, den es schon zurückgelegt hat. Zum Zeitpunkt als das Lichtteilchen ausgesendet wurde, war der Abstand zu uns viel kleiner - und heute ist das für uns überblickbare Universum wesentlich größer als jene 13.7 Milliarden Lichtjahre. Man landet bei einem "Horizont" von 44 Milliarden Lichtjahren Entfernung als Hausnummer, hinter den wir nicht schauen können, weil alles dahinter zu weit weg ist um uns zu erreichen. Wie groß das Universum wirklich ist, weiß man nicht. Die 44x2= 88 Milliarden Lichtjahre sind jedenfalls nur die Untergrenze.

Viele Grüße,
Caro

Hallo eiffelAst,

wenn das Modell stimmt, dann ist die Frage doch einfach zu beantworten. Ein Lichtteilchen vom sichtbaren Rand des Universums sehen wir heute, wie es vor 13 Mrd. Jahren war. Seitdem sind 13 Mrd. Jahre vergangen und somit hat sich das Universum weitere 13Mrd. Jahre in diese Richtung ausgedehnt. Den Zustand wie er heute an diesem Rand ist, sehen wir erst in 13Mrd.

Gruss Dirk

Moin Dirk,

du machst einen Denkfehler, überleg mal.

Erstmal ist die Expansionsgeschwindigkeit nicht die Lichtgeschwindigkeit, sondern größer. Außerdem ist sie nicht immer gleich, sondern die Expansion beschleunigt sich. Du mußt also zurücklegbare Strecke und Ausdehnung aufintegrieren.

Rechnen wir mal schrittweise vereinfacht: Ein Lichtteilchen wird ausgesandt. Es fliegt eine Strecke und das das Universum dehnt sich aus. Das Lichtteilchen hat einen bestimmten Punkt erreicht und das Universum dehnt sich immer noch aus, aber schneller als vorher. In Bezug auf die wachsenden Abstände zu anderen Galaxien wird es also aus zwei Gründen scheinbar immer "langsamer": Einmal dehnt sich auch die Strecke weiter aus, die es schon zurückgelegt hat. Im nachhinein betrachtet, sieht es also so aus als wäre das Lichtteilchen beim Durchlaufen des ersten Teilstücks einer schon zurückgelegten Strecke "schneller" gewesen, denn dieses Stück ist hinterher viel größer als das, was das Licht eigentlich insgesamt in dieser Zeit hätte zurücklegen können. Weil die Expansion zusätzlich auch noch immer schneller wird, wird dieser Effekt nochmal verstärkt.

Das Lichtteilchen "schafft" also den Großteil eines heutigen Abstandes schon ganz am Anfang seiner Reise und hat zum Schluß immer mehr Mühe damit. Es schwimmt sozusagen gegen eine immer stärker werdende Strömung.

Viele Grüße,
Caro

Hi Leute,
lest doch erst mal den Artikel hier: http://homepage.univie.ac.at/Michael.Berger/lit/urknall.pdf

auch Erschienen in "Spektrum der Wissenschaft - Dossier: Der Anfang der Welt 3/2005" unter dem Titel "Der Urknall - Mythos und Wahrheit" von Lineweaver/Davies, zwei Australischen Astronomen. Der Originalartikel auf Englisch ist ebenfalls im Netz abrufbar: http://www.mso.anu.edu.au/~cha…ers/DavisLineweaver04.pdf

Diese Artikel beschreiben auf ausführliche Weise, was Rotverschiebung ist, was sie NICHT ist, wie groß das Universum ist, wie groß der Horizont ist, den wir im Universum überblicken können.

Gruß

PS: Das wurde gerade mal vor 3 Tagen hier im Forum schon mal verlinkt in den Beiträgen ab 19.3. unten auf Seite 3 und 4 dieser Diskussion hier http://www.astrotreff.de/topic…PIC_ID=115449&whichpage=3

Jetzt hab ich auch noch ne Frage,

Der Raum dehnt sich aus, jetzt ist ja zwischen jedem Teilchen auch Raum, dehnt sich der dann auch aus?

Werden also alle Objekte, wie zB Galaxien, Planeten, Sonnen, auch durch die Raumausdehnung größer.
Ok, das wäre in dem Fall ja dann auch nicht messbar, weil unsere Messmittel auch größer werden würden, aber hätte wir ein Messmittel, das Raumausdehnungskonstant wäre, könnten wir dann Messen dass die Sonne größer wird.

Oder noch anders gefragt, können wir die Raumausdehnung wirklich messen? Denn wenn ich auf dem von Caro erwähnten Gummiband stehe, und mich selber mit ausdehne, wird von mir als Betrachter das Gummiband ja nicht Länger. Ein Betrachter von ausserhalb, würde das aber schon sehen können.

Somit wäre der Raum zwar heute 88 Mrd Lichtjahre groß, aber messen können wir es nur mit 13.7*2 Mrd Lj.

Denn dann wäre es ja so, dass sich die Lichtgeschindigkeit auch mit ausdehnt, also das Licht würde immer schneller, aber wir würden es nicht merkben, weil der Geschwindigkeitszuwachs durch die Raumausdehnung entsteht.

Gruß Jogi

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: eiffelAst</i>
Wie kann es sein, dass unser Universum nach aktuellen Berechnungen der Physiker im Durchmesser 78 Milliarden Lichtjahre groß sein soll, aber sein Alter auf nur 13 Milliarden Jahre geschätzt wird?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
So ein Mißverständnis kann sehr leicht entstehen. Man muß sich klar machen, was die Physiker unter Horizont verstehen.

Es wird schnell verständlich, wenn Du hier
http://www.mso.anu.edu.au/~cha…ers/DavisLineweaver04.pdf das obere Diagramm s. 98 betrachtest. Nehmen wir eine Galaxie aus der Frühzeit des Universums. Ihr damals emittiertes Licht sehen wir heute mit einer Rotverschiebung von z = 10. Das von dieser Galaxie zu späteren Zeitpunkten emittierte Licht sehen wir nicht, weil es gegen das expansionsbedingte Zurückweichen nicht ankommt. Die Weltlinie einer z = 10 Galaxie schneidet unsere "heute" Linie bei etwa 30 Mrd Lichtjahren. Mit heute ist "kosmische Zeit" gemeint. Die Orte auf der heute-Linie haben denselben Ausdehnungszustand des Universums gemeinsam.

Noch älter ist das Licht des Mikrowellenhintergrunds, im Diagramm "particle horizon" genannt. Die Emissionsorte dieser Strahlung sind heute ca. 44 Mrd Lichtjahre von uns entfernt. Dort schneidet z = 1100 die heute-Linie. Älteres Licht gibt es nicht.

Wenn man also von einem Horizont mit Radius 44 Mrd LJ spricht, heißt das nicht, daß wir Objekte sehen, die heute 44 Mrd LJ von uns entfernt sind. Deren heute emittiertes Licht ist weit außerhalb unseres Lichtkegels. Wir sehen die Objekte dort, wo sie das Licht, das wir heute sehen, damals emittiert haben.

Vielleicht fällt bei der Betrachtung des Raumzeit-Diagramms der Entwicklung des Universums auch ein wenig Licht auf Deine anderen Fragen.

Viele Grüße, Günter

Hallo Jürgen,

um es kurz zu machen: Nein.

Die Expansion des Raumes findet im Universum global statt. Auf lokaler Ebene dominieren anziehende Kräfte. Die Gravitation und im Falle von uns Menschen und Gegenständen, die wir hier auf der Erde haben auch all die elektrostatischen Kräfte wie Adhäsion, Kohäsion, van-der-Waals-Kräfte etc. verhindern, daß wir uns mit ausdehnen. Auch unser Sonnensystem oder die Milchstraße dehnen sich nicht aus. Erst wenn wir unsere Lokale Gruppe und den Einfluß des Virgo-Galaxienhaufens verlassen, wird die Expansion als solche wirksam.

Viele Grüße,
Caro

(==&gt;)Jogi:
Diese "Raumausdehnung" ist mehr eine Metapher bzw. ein bestimmtes Bild. Man sollte sich nicht so drauf versteifen, Davis und Lineweaver sind da leider kein gutes Vorbild.
Was "Raumdehnung" heißen soll ist: der messbare Abstand zwischen bestimmten Objekten (hier: mitbewegte Galaxienhaufen) wird mit der Zeit größer. Das ist die physikalische Realität.
Weder werden Meterstäbe größer noch Galaxien noch Sonnensysteme noch irgendein metaphysischer "Raum". Nur der Abstand zwischen Galaxienhaufen.

Hallo Jogi,

die Lichtgeschwindigkeit ändert sich nicht mit. Das beweist eine Vielzahl von Messungen ohne jeden Zweifel. Auch dehnt sich nur Raum aus der weniger als eine kritische (und sehr kleine!) Dichte an Masse/Energie aufweist. Dieser Wert ist so klein dass Planeten, Sterne, Meterstöcke, Galaxien ihn im Durchschnitt locker überschreiten. Das alles bleibt daher gleich gross. Was sich dehnt ist der "leere" Raum zwischen den Galaxienhaufen (und der macht aber im Universum das allermeiste des Volumens aus, daher misst man netto eine deutliche Expansion).

Viele Grüsse,
Dominik

Hi Jogi,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Jogi</i>
Werden also alle Objekte, wie zB Galaxien, Planeten, Sonnen, auch durch die Raumausdehnung größer.
Ok, das wäre in dem Fall ja dann auch nicht messbar, weil unsere Messmittel auch größer werden würden, aber hätte wir ein Messmittel, das Raumausdehnungskonstant wäre, könnten wir dann Messen dass die Sonne größer wird.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Die erwähnten Objekte einschließlich der Meßmittel machen die Expansion nicht mit, weil sie gravitativ, bzw. durch andere fundamentale Kräfte (im Falle der Atome und Moleküle) zusammengehalten werden. Sie wären mit dem Gummiband verklebt, sodaß dieses sich an <i>der</i> Stelle nicht dehnt.

Grüße, Günter

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Jetzt hab ich auch noch ne Frage,

Der Raum dehnt sich aus, jetzt ist ja zwischen jedem Teilchen auch Raum, dehnt sich der dann auch aus?

Werden also alle Objekte, wie zB Galaxien, Planeten, Sonnen, auch durch die Raumausdehnung größer.
Ok, das wäre in dem Fall ja dann auch nicht messbar, weil unsere Messmittel auch größer werden würden, aber hätte wir ein Messmittel, das Raumausdehnungskonstant wäre, könnten wir dann Messen dass die Sonne größer wird.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Jogi,
im Artikel steht's doch: "Die Ausdehnung des Raums an sich – also ohne Beschleunigung oder Abbremsung – übt keine Kraft aus." Erst wenn die Expansion "beschleunigt", ensteht eine Kraft, die z.B. Wassermoleküle größer machen könnte.

Eine andere Frage ist, ob die Raumexpansion überall gleichmäßig ist. Die kosmische Expansionsrate ist abhängig von der Dichte des Kosmos. Wie groß die kosmisch "dichten" Strukturen (also Galaxien und deren Cluster) sein müssen, damit man das Expansionsverhalten "lokal" ausklammern kann, das entzieht sich allerdings meiner Kenntnis. Man spricht von gravitativ gebundenen Objekten, wenn sie der Raumausdehung widerstehen.

Eine Abhängigkeit: "Expansion ja, wenn Raum leer" vs. "Keine Expansion, wenn Raum nicht leer" wirft für mich die allerdings Frage auf, was mit Grenzfällen passiert.

Bei der Rotverschiebung kommt hinzu, dass Photonen eine ZEIT lang, dieser kosm. Expansion ausgesetzt sind und dabei den expandierenden RAUM durchfliegen. Das unterscheidet Photonen von Materie, die quasi ortsfest ist.

Gruß

Ok, danke,

D.H. der Abstand des Raumes verändert sich und wird auch messbar größer.

Ok verstanden. So langsam werd ich noch richtig Klug auf meine alten Tage.
Ihr Seit super,

Jedem mal noch schnell ein virtuelles Bier rüberschieb.

Gruß Jogi

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">D.H. der Abstand des Raumes verändert sich und wird auch messbar größer.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Der Abstand der Dinge. Raum selber kann man nicht messen, man kann nur von einem Ding zum nächsten messen. Den Abstand nennt man dann Raum.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Caro</i>
<br />Moin Dirk,

du machst einen Denkfehler, überleg mal.

Erstmal ist die Expansionsgeschwindigkeit nicht die Lichtgeschwindigkeit, sondern größer. Außerdem ist sie nicht immer gleich, sondern die Expansion beschleunigt sich. Du mußt also zurücklegbare Strecke und Ausdehnung aufintegrieren.

Rechnen wir mal schrittweise vereinfacht: Ein Lichtteilchen wird ausgesandt. Es fliegt eine Strecke und das das Universum dehnt sich aus. Das Lichtteilchen hat einen bestimmten Punkt erreicht und das Universum dehnt sich immer noch aus, aber schneller als vorher. In Bezug auf die wachsenden Abstände zu anderen Galaxien wird es also aus zwei Gründen scheinbar immer "langsamer": Einmal dehnt sich auch die Strecke weiter aus, die es schon zurückgelegt hat. Im nachhinein betrachtet, sieht es also so aus als wäre das Lichtteilchen beim Durchlaufen des ersten Teilstücks einer schon zurückgelegten Strecke "schneller" gewesen, denn dieses Stück ist hinterher viel größer als das, was das Licht eigentlich insgesamt in dieser Zeit hätte zurücklegen können. Weil die Expansion zusätzlich auch noch immer schneller wird, wird dieser Effekt nochmal verstärkt.

Das Lichtteilchen "schafft" also den Großteil eines heutigen Abstandes schon ganz am Anfang seiner Reise und hat zum Schluß immer mehr Mühe damit. Es schwimmt sozusagen gegen eine immer stärker werdende Strömung.

Viele Grüße,
Caro
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Hallo Caro,

bezogen auf die in der Ausgangsfrage gesetzten Bedingungen habe ich, so meine ich, keinen Denkfehler gemacht.
Dass es nach den derzeit aktuellen Modellen nicht so ist, wie der Fragesteller vermutet, steht auf einem anderen Blatt.

Alle bekannten Modelle sind aber nur Modelle. Keines dieser Modelle ist die Wahrheit, da sie immer hinter den Beobachtungen und Messungen her laufen.
Der Physiker am Rechner muss laufend sein Modell mit den Daten des Physikers am Teleskop oder am Speicherring abgleichen und sein Modell an diese Daten anpassen.
Und je genauer gemessen wird, desto schwieriger und langsamer kommt man voran - wie so ein Lichtteilchen im sich beschleunigenden, ausdehnenden Raum [:)]

Danke Dir aber für die Erklärung. Ich gebe gerne zu, dass ich das nicht so gut und anschaulich erklären könnte.

vg Dirk

Hallo Dirk,

überleg nochmal[;)] Der erste Punkt den ich genannt habe, gilt auch bei einem sich gleichmäßig ausdehnenden Universum.

Wenn sich das Universum mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnen würde, dann bedeutet das, daß der Abstand zwischen uns und beispielsweise einer fernen Galaxie mit Lichtgeschwindigkeit wachsen würde. Das bedeutet, ein Photon - egal wann und wo ausgesendet - kommt sozusagen gegen die Expansion nicht vorwärts und würde sein Ziel nie erreichen. In diesem Modell wäre unser Horizont auf das lokale Universum beschränkt, denn Licht aus Bereichen, die nicht von der Gravitation dominiert sind, kann uns nie erreichen.

Nehmen wir jetzt an, die Expansion wäre geringfügig langsamer als die Lichtgeschwindigkeit, aber immernoch gleichbleibend. Jetzt kann unser Photon "aufholen" - ganz langsam. Wie schnell genau, hängt von der Differenz Lichtgeschwindigkeit-Expansion ab. Um diesen Betrag würde auch unser Horizont langsam wachsen.

Und nun schauen wir uns mal an, wie das aussieht: Wir lassen unser Universum um uns die Sache etwas einfacher zu machen mal abwechselnd expandieren und dann das Lichtteilchen sich fortbewegen. Sagen wir, am Anfang sei die Strecke von einem Kästchen die Größe des Universums und es expandiert mit neun Kästchen pro Zeiteinheit. Das Licht schafft zehn Kästchen, ist also etwas schneller.

Erst die Expansion: Ein Kästchen plus neun Kästchen macht 10 Kästchen, unser Photon erreicht uns also, so wie die vom Rand des Universums heute nach 13.7 Milliarden Jahren.

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Nun wollen wir von diesem Rand, also dem linken des ersten Kästchens ein neues Photon empfangen. Zu den zehn Kästchen der Entfernung kommen also nochmal neun dazu, die Entfernung wächst also nochmal. Das Licht schafft wieder zehn Kästchen - es sind aber 19 bis zu uns. Nach nochmal 13.7 Milliarden Jahren ist also von dem Lichtteilchen auf das wir warten weit und breit nichts zu sehen, es hat gerade etwas mehr als die Hälte zurückgelegt.

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Pro Zeiteinheit macht es ein Kästchen auf die Expansion gut, aber es dauert noch ein Weilchen bis es bei uns ist. Einsichtig?

Langsam kniffelig wird es, wenn du das jetzt schrittweise weiterrechnest, denn beim nächsten Expandieren hängst du die neun Kästchen ja nicht einfach hinten dran, sondern mußt sie auf die gesamte Strecke verteilen, also auch auf den Bereich, den das Photon im ersten Teil Zeitschritt durchlaufen hat. Nach dem zweiten Zeitschritt ist die Strecke die das Photon zuerst durchlaufen hat also größer als die die es im Anschluß durchlaufen hat. Das ist genau das was ich oben schon beschrieben habe.

Viele Grüße,
Caro

Hallo Herr Eiffel,
Deine Art der Fragestellung ist "ermutigend" (wenn ich das als "Alter" so sagen darf): "grösser als alt". Das hat mir sehr gefallen !
Rudi

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"> ich habe mir bei dem Titel überlegt, dass dem argumentativen Abenteuer, eine Wegstrecke vergleichend mit einem Zeitraum in Relation zu bringen seit e=m*c^2 nicht mehr ganz so viel Unvernunft unterstellt werden muss<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Das ist mir gar nicht aufgefallen. In der Relativitätstheorie ist es absolut üblich, c=1 zu setzen. Das heißt, man misst sowieso gern Weg und Zeit in denselben Einheiten.

Hi eiffelAst,

um ehrlich zu sein, ich habe diesen "Vorschlag" nicht kommentiert weil er in keinster Weise wissenschaftlich ist.

Das mag ein Entwurf für ein Phantasiegebilde oder auch für ein persönliches Weltbild sein, denn darin ist jeder Mensch ja völlig frei. In dem Fall steht es mir darum einfach nicht zu das zu kommentieren.

Für eine objektive Beschreibung der Natur sehe ich darin jedoch nicht einmal im entferntesten brauchbare Ansätze (was nun aber keinesfalls persönlich abwertend gemeint ist, sondern nur eine Aussage zu Deinem Posting). Daher wäre es für uns beide einfach Zeitverschwendung darüber zu diskutieren.

Viele Grüsse,
Dominik

Moin Ast,
Dein letzte Beschreibung mit Pixeln etc. ist der verzweifelte Versuch sich etwas vorzustellen, von dem Du anscheinend immer noch keine Ahnung hast.

Man sollte sich eines klar machen. Die Physik kann KEINE AUSSAGE über einen außenstehenden Beobachter machen, der sich das Universum von außen anschauen soll. Das schafft noch nicht mal die Philosophie oder die Religion. Nur so als Gedankenbeispiel: Wenn Gott alles geschaffen hat, wer hat dann Gott geschaffen? Hat der sich gleich selbst mitgeschaffen? Das ist eine Fragestellung, die man besser nicht stellt, weil es keine Antworten darauf gibt.

Ganz praktisch scheitert eine Beobachtung von außen daran, dass das Universum von außen noch nicht sichtbar ist, weil wäre es das, wäre man nicht mehr außerhalb, was auch immer das sein mag. Räumlich (Raumzeitmäßig) gibt es kein Außerhalb. Man müsste schon eine zusätzliche Dimension einführen, so dass man - wie ein Vogel über der Erde - alles von einer übergeordneten Dimension sehen könnte. Aber eines darf man nicht vergessen, so ein Vogel wirft umgekehrt auch einen Schatten, den man dann als bodenständiger "Wurm" auch innerhalb des Universums sehen können müsste. Und solche Artefakte hat man bislang noch nicht gefunden.

Ein anderes gern gemachtes Problem ist die unzureichende Vorstellung über "Unendlichkeiten". Dazu nur folgender Hinweis: Nach allen aktuellen Erkenntnissen ist die Anzahl an Elementarteilchen (inkl. Austauschteilchen wie Photonen, Neutrinos etc.) "endlich". Und mit einem "Haufen" Zahlen ließe sich Ort und Zustand jedes dieser Teilchen auch beschreiben. Wenn es dann unendlich viele Universen gäbe, dann müsste sich "unsere Universumskombination" dann irgendwann/irgendwo wiederholen. Oder besser, jeder mögliche Zustand, den unser Universum hatte oder haben wird, den gäbe es dann bereits schon, und zwar ebenfalls unendlich oft. Somit gibt es auch unendliche Eiffeläste, sprich einen ganzen Eiffelwald irgendwo da draußen. Und nicht nur 24-Zoll.

Wie schnell man beim Begriff des Unendlichen daneben liegt, zeigt das Hotel "UNENDLICH": Obwohl bis auf das letzte Zimmer ausgebucht, ist immer für jeden neuen Gast ein Zimmer frei. Tja, wie geht das? Nun, jedesmal wenn ein Gast an der Rezeption ein Zimmer braucht, macht der Empfangsangestellte einen Rundruf durchs Hotel, dass alle Gäste ein Zimmer weiter ziehen sollen. Und damit ist das erste Zimmer dann frei. [;)]

Kosmologie ist sehr stark von theoretischer Physik geprägt und mit Sicherheit alles andere als anschaulich. Dafür ist unser Gehirn nicht gebaut. Das scheitert schon bei Mengen jenseits von 1000 (was wir einfach nur als "viel" wahrnehmen) oder bei Geschwindigkeiten von mehr als +/-100 km/h, wo 99% der Autofahrer keine Ahnung haben, wie sich ein Fahrzeug jenseits der Normalsituation verhält.

Gruß