Beiträge von M_Hamilton im Thema „Rotverschiebung und Plancksches Wirkungsquantum“

  • Rotverschiebung und Plancksches Wirkungsquantum

    Hallo Thomas,


    ja, die Existenz von ausgezeichneten Beobachtern ist etwas irritierend und wird im Internet auch diskutiert, da sie scheinbar dem allgemeinen Relativitätsprinzip (alle Bezugssysteme sind gleichwertig) widerspricht.


    Das ist aber kein Widerspruch: Das allgemeine Relativitätsprinzip besagt, dass die Einstein-Feldgleichungen in jedem Bezugssystem dieselbe Form haben, was nach wie vor gilt (auch für non-comoving observers). Eine spezielle Metrik (Lösung der Feldgleichungen) kann aber in verschiedenen Bezugssystemen verschiedene Formen haben und dadurch gewisse Bezugssysteme auszeichnen, z.B. die comoving frames dadurch, dass die induzierte Metrik auf dem Raum isotrop und homogen ist.


    Die comoving observers sind nicht immer eindeutig: In der flachen Minkowski-Raumzeit ist der Raum in jedem Inertialsystem isotrop (und flach), deshalb gibt es dort keine ausgezeichneten comoving observers (solange sie freifallend sind). In der speziellen Relativitätstheorie macht die Aussage, dass sich die Milchstraße mit 552 km/s durch den Raum bewegt, daher keinen Sinn. Die Existenz von ausgezeichneten Beobachtern in der Kosmologie kommt von der Krümmung der Raumzeit.


    Viele Grüße
    Mark

  • Rotverschiebung und Plancksches Wirkungsquantum

    Hallo Thomas,


    es gibt im Universum in jedem Punkt ein ausgezeichnetes Bezugssystem (comoving frame, comoving observer). Nur für Beobachter in diesem System erscheint das Universum isotrop (nicht für Beobachter, die sich relativ zu diesem System bewegen). Diese comoving observer definieren, was das 3-dimensionale räumliche Koordinatensystem im Universum ist, d.h. sie sind im Raum an festen Punkten (die Änderung des Abstands zwischen diesen Punkten kommt dann nur von der Expansion des Universums, d.h. der Zeitabhängigkeit der Metrik). Einige Details dazu findet man z.B. hier auf den ersten Seiten:


    https://preposterousuniverse.c…uploads/grnotes-eight.pdf


    Für einen comoving observer sollte die kosmische Hintergrundstrahlung (CMB) (annähernd perfekt) isotrop sein. Beobachtungen zeigen, dass der CMB von uns aus gesehen einen Dipol hat, der von der Relativbewegung des Sonnensystems zu dem comoving frame kommt (d.h. die Eigenbewegung des Sonnensystems durch den Raum):


    https://apod.nasa.gov/apod/ap140615.html


    Die Geschwindigkeit der Sonne relativ zu CMB sind ca. 369.5 km/s (in eine bestimmte Richtung, die man angeben kann). Man kann die einzelnen Beiträge zu dieser Geschwindigkeit aufschlüsseln:


    Geschwindigkeit der Sonne relativ zu dem Ruhesystem der nächsten Sterne (LSR): 20.0 km/s
    LSR relativ zu galaktischem Zentrum (GC), d.h. Rotation um das Milchstraßen-Zentrum: 222.0 km/s
    GC relativ zu CMB: 552.2 km/s


    (man muss die Vektorsumme dieser Geschwindigkeiten nehmen, da sie in verschiedene Richtungen zeigen).


    Man kennt auch


    Sonne relativ zur lokalen Gruppe (LG), vor allem auf M31 zu: 308 km/s
    LG relativ zu CMB: 627 km/s


    Referenzen dazu sind:


    https://ui.adsabs.harvard.edu/…3ApJ...419....1K/abstract (insb. Table 3 auf Seite 5)


    https://ui.adsabs.harvard.edu/…9AJ....118..337C/abstract


    D.h. die Milchstraße und lokale Gruppe haben eine Eigenbewegung durch den Raum von ca. 552 bzw. 627 km/s.


    Viele Grüße
    Mark


    <font size="1">(edit: sorry, hat sich gerade mit Günters Antwort überschnitten)</font id="size1">