Wer sich mit englischen Originalschriften schwer tut und sich dennoch auf "hohen" Niveau weiterbilden möchte, der kann auch die Vorlesungsskripte hier durchforsten. Aber Vorsicht ... das ist keine leichte Kost, sondern - nunja, wenn wundert's - Uni-Niveau.
http://www.physik.uni-regensbu…/gebhardt_files/skripten/
Wie die Dipolstruktur der kosmischen Hintergrundstrahlung aussieht, zeigt dieser Artikel aus den Vorlesungsskripten auf Seite 67.
Thomas,
der Link verweist auf diesen Artikel von Tamara M. Davis, Charles H. Lineweaver
Expanding Confusion: Common Misconceptions of Cosmological Horizons and the Superluminal Expansion of the Universe
zu finden auf http://www.semanticscholar.org
Eine deutsche Version basierend auf diesen Artikel kann man kostenpflichtig in der Zeitschrift Spektrum der Wissenschaft downloaden:
https://www.spektrum.de/magazi…ythos-und-wahrheit/837892
Der Artikel geht auf einige Fragen, die diesbezüglich gerne zu Verwirrung führen ein. Nachteilig ist, dass man danach mitunter mehr Fragen hat als vorher. [;)]
Hi TGM,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">... Da man den Raum selbst ja nicht spüren kann stellt sich die Frage ob eine Galaxie zum Raum ruht, bzw. was ich als Bewegung bezeichnen darf ... <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Grundsätzlich: Bewegungen kann man nur relativ zueinander definieren. Man braucht mindestens zwei Körper im Raum (bzw. in der Raumzeit) ... UND ... man braucht "Zeit" ... UND gemäß Relativitätstheorie müssen die beiden Körper lang genug existieren oder nahe genug beieinander sein, damit sie sich gegenseitig "sehen" können.
Ich kenne zwei Denkbeispiele, die etwas über die Relativitätstheorie hinaus gehen.
Mach'sche Prinzip:
Eine Rakete beschleunigt lange Zeit mit 1g. Auf dem Pilotentisch hat der Astronaut eine Tasse Kaffee stehen. Würde die Rakete jetzt gleichzeitig noch rotieren, dann würde sich in der Kaffeetasse der Kaffee nach außen wölben, wie beim Umrühren; und dem Austronauten würde schwindlig werden [:D]. Warum ist es so, dass der Kaffee in der Tasse genau dann eine flache Oberfläche hat, wenn der Astronbaut durch die Frontscheibe keine Rotation in Bezug zu den vorbei fliegenden Sternen sieht? Ist das Zufall oder eine Eigenschaft des Universums? Wohl doch letzteres. Es ist die Gesamtheit der Masse/Energie unseres Universum, die das bewirkt. Wie sähe es in einem leeren Universum aus?
Big-Rip ... (Eine Theorie vom Ende des Universum)
Der Expansion des Universum wird so beschleunigt, dass am Ende sogar Moleküle/Atome in ihre Einzelteile zerlegt werden. Kurze Zeit später sind diese Teilchen jeweils voneinander so weit entfernt (weil sich dazwischen der Raum ausdehnt), dass kein Teilchen mehr ein anderes sehen kann. Der Raum wächst dann schneller an, als ein Lichtquant (Photon) von einem Teilchen zum anderen per Lichtgeschwindigkeit "fliegen" könnte, es käme nie an.
Ergebnis: Jedes Teilchen lebt von da an ganz allein im Universum. Es gibt keine Möglichkeit mehr Bewegung zu messen. Faktisch hört damit auch die Zeit auf. Allerdings nicht ganz, denn laut Quantenmechanik könnte so ein Teilchen sich vielleicht noch in ein anderes Teilchen umwandeln ... Und solche Zustandsänderungen hätten immer noch einen bestimmbaren Zeitablauf. Zumindest denklogisch, denn wie misst man Zeit? Dazu bräuchte man ja wieder min. zwei Teilchen, die sich zueinander bewegen (z.B. Uhrzeiger und Ziffernblatt).
Markus,
lass dir das mit der Rotverschiebung von Deinen Kiddies erklären. Offensichtlich hast du Deinen Link selbst noch nicht gelesen/verstanden. Mit Deiner Pferdchen-Physik kann ich nichts anfangen. Das wäre eher was für ein Eculeologie-Forum.
Thomas,
vielleicht hilft Dir dieser Handout weiter ...
https://www.physik.uni-bielefeld.de/~yorks/pro13/lietz.pdf
Moin,
Photonen werden gemäß physikalischer Gesetze emittiert. Ob thermisch (Glühen) oder per Emission eindeutiger Linien von Wasserstoff und Co ist dabei fast egal. Linien haben den Vorteil, dass man per Spektralanalyse die besser messen kann. Die Hubble-Rotverschiebung (Frequenzänderung) tritt nicht bei der Emission auf und ist auch kein Dopplereffekt. Nach herrschender Lehre werden da auch keine unliebsamen Photonen aussortiert. Dann würde z.B. von einer Wasserstofflinie nicht viel übrig bleiben, da alle praktisch die gleiche Frequenz haben, wenn sie emittiert werden. So gesehen ein einfacher Test, die so eine These ausschließen kann: Man schaue sich das Spektrum an.
Die Hubble-Rotverschiebung hat folgende Ursache:
Die Photonen dehnen ihre Wellenlänge beim Durchfliegen des expandierenden Raums. Sprich die Wellenlänge expandiert mit dank Wellennatur des Lichts. Das ist die Besonderheit der Hubble-Rotverschiebung und ergibt auch mathematisch andere Werte als z.B. der Dopplereffekt. Die Emissionsquelle ruht dabei im Raum, so wie wir als Empfänger ebenfalls im Raum ruhen.
Minimale Eigenbewegungen spielen bei den Rotverschiebungsfaktoren weit entfernter Objekte (über kosmische Distanzen) praktisch keine Rolle, deshalb schreibe ich "ruhen". Sie sind um Größenordnungen kleiner. Die sind nur relevant in nächster Umgebung - sprich in einer Galaxis oder Galaxiengruppe etc. und zeigen, dass diese Systeme noch gravitativ aneinander gebunden sind, sich also um ihren Schwerpunkt umkreisen. Wären die Eigenbewegungen größer, würden diese Gebilde glatt auseinander fliegen.
Aus den Rotverschiebungsfaktoren kann man dann Fluchtbewegungen errechnen, nur dass sich der Expansionstheorie zufolge nichts <b>im Raum</b> bewegt (im Sinne einer Geschwindigkeit, die man via Relavtivitätstheorie berechnet). Über Helligkeitsvergleiche bestimmter astronomischer Ereignisse, speziell Supernovae vom Typ 1A, kann man zudem Entfernungen bestimmen/abschätzen. So ergibt sich ein Datensatz aus Entfernung/Rotverschiebungsfaktor, der aufzeigt, dass je weiter etwas entfernt ist, desto mehr rotverschoben ist es. Die Funktion ist nicht linear, weil die Expansion über die Zeit (seit dem Urknall) zunächst immer langsamer wurde (umgangssprachlich an Schwung verlor). Lange Entfernungen sind ja immer auch in Blick in die Vergangenheit. Allerdings verliert die Expansion weit weniger Schwung, als ursprünglich angedacht wurde. Und so kam man auf die "Dunkle Energie" als beschleunigenden Faktor. Wie es weiter geht wird dann die Physikforschung zeigen ...
Das Problem mit der Gravitation ist, dass man damit die kosmischen Strukturen der Materie inkl. "Dunkle Materie" erklären können muss. Die Massen verteilen sich ähnlich einem 3D-Netzgebilde, mit großen Zwischenräumen (Voids), in denen die Materiedichte noch mal um Größenordnungen kleiner ist, wie zwischen Milchstraße und Andromeda. Das sind Überlegungen, die zum Feintuning des Urknalls und der ersten Zeit danach führen (z.B. Inflationsphase). Die gleiche "Dunkle Materie" passt auch ganz brauchbar zu den Rotationsgeschwindigkeiten von Galaxien. Also zwei völlig unterschiedliche physikalische Effekte, die damit erklärt werden.
Über die kosmische Strukturbildung wiederum forscht man weiter, wie man damit die Galaxienentstehung erklären kann, warum praktisch alle großen Galaxien ein Supermassives SL haben usw.. Ob zuerst Galaxien entstanden in denen Sonnen entstanden oder ob vielleicht zuerst einzelne Sonnen entstanden unabhängig von Galaxien usw. Andere forschen, ob man die Gravitationslehre insb. in der Fernwirkung modifizieren kann, so dass man ohne "Dunkle Materie" auskommt (MOND-Theorie = Modifizierte Newtonsche Dynamik).
Und klar ... so eine Theorie würde keine 24h überleben, wenn bekannte Erhaltungssätze wie Impuls-, Drehimpuls- oder Energieerhaltung nicht gewahrt würden. Dazu sind diese Erhaltungsgrößen zu oft bestätigt worden. Ganz zu schweigen, dass man dann im Beliebigen endet ..."Ich mach mir die Welt, so wie sie mir gefällt".
Pascal,
das ist Arbeit, die das Photon an der kosmischen Expansion leistet. Die Energieerhaltung gilt bei genauer Betrachtung nur für abgeschlossene Systeme. Ein expandierendes Universum ist so gesehen nicht abgeschlossen, man kann Arbeit an ihm verrichten.
Die Expansionsrate ist deshalb auch nicht konstant. Es wird ja nicht nur von Photonen per Rotverschiebung Arbeit geleistet, sondern auch gegen die Gravitation der vorhandenen Massen/Energien (sofern sie aufeinander einwirken/sich sehen). Ist, als ob du eine Hantel anhebst; kostet auch Arbeit, die wieder frei wird, wenn du sie fallen lässt.
Man verfolgte früher die These, ob die Arbeit, welche in die kosmische Expansion gesteckt wird, ausreicht für eine ewige Expansion oder eine die sich asymtotisch gegen null bewegende Expansion oder ob das Universum am Ende wieder kontrahiert. Dann kamen aber Beobachtungen, die keiner dieser Linien folgte. Die Expansion verläuft in jüngerer Zeit schneller als nach diesen drei Varianten überhaupt vorstellbar ist. Man spricht seitdem von "beschleunigter Expansion" und erfand die "Dunkle Energie" als treibende Kraft. Diese "Dunkle Energie" scheint umso stärker, je größer das Universum ist; eine Art "negativer Druck".
Im Grunde nicht viel anders wie ein Dampfkolben einer Dampflok, wo der Dampf im Zylinder an Druck und Temperatur verliert und dabei den Kolben rausdrückt. Da vergrößert sich das Volumen des Zylinders, der selbst deshalb kein abgeschlossenes System ist. Allerdings kennt man da keinen negativen Druck, der umso größer ist, je mehr Volumen im Zylinder vorhanden ist.
Die kosmische Rotverschiebung kann man übrigens auch einfach kosmische Abkühlung nennen. Und das wird auch getan, wenn man die Temperatur der kosmischen Hintergrundstrahlung mit etwa 2,7 Kelvin angibt und davon ausgeht, dass sie ursprünglich mal bei ~3000 Kelvin lag. Das funktioniert deshalb so gut, weil die Strahlungs-/Frequenzverteilung ziemlich genau dem Muster einer thermischen Strahlungsquelle entspricht. (siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Schwarzer_K%C3%B6rper)
