Universum größer als sich Licht seit Urknall ausgebreitet hat?
Hi zusammen,
Das Universum das wir beobachten können geht in jede Richtung 47 Milliarden Lichtjahre. Der Urknall war aber erst vor 13,8 Milliarden Jahren. Warum können wir dann weiter sehen?
Das hat soweit ich weiß irgendwas mit der Ausdehnung des Universums zu tun, ich versteh es aber noch nicht ganz. Z. B. Eine Galaxie die wir gerade noch sehen müsste sich dann ja insgesamt mit Überlichtgeschwindigkeit von uns entfernen.
Außerdem soll das Universum noch größer sein als unser beobachtbares. Wenn am Anfang dann der Urknall war, müssten mancher, Staub, Galaxien etc. wieder schneller als Lichtgeschwindigkeit gereist sein
Viele Dank im Voraus für Erklärungen!
5 Antworten
Das liegt daran, dass sich der Raum ausgebreitet hat.
Das Licht war 13.8Milliarden Jahre auf der Reise aber mit der Expansion entspricht das einer Distanz von 47 Milliarden Lichtjahren.
Das Universum das wir beobachten können geht in jede Richtung 47 Milliarden Lichtjahre
in der definition dass das der heutige abstand jener orte ist, von denen uns heute ein lichtsignal erreicht, welches vor 13.8 Mrd jahren ausgesandt wurde.
Der Urknall war aber erst vor 13,8 Milliarden Jahren. Warum können wir dann weiter sehen? Das hat soweit ich weiß irgendwas mit der Ausdehnung des Universums zu tun, ich versteh es aber noch nicht ganz.
das ist zumindest qualitativ nicht schwer zu verstehen. nimm zuerst einmal ein komplett statisches universum an. wie weit ist etwas entfernt, wenn licht das von dort vor 13.8 Mrd jahren ausgesandt wurde, uns heute erreicht? natürlich 13.8 Mrd lichtjahre. das war jetzt der statische fall. und wenn jetzt während das licht unterwegs war noch die expansion des raumes hinzukommt, wie weit ist dann etwas von uns entfernt, wenn licht das von dort vor 13.8 Mrd jahren ausgesandt wurde uns heute erreicht? natürlich irgendwas MEHR als 13.8 Mrd lichtjahre was ja die antwort im statischen fall ohne expansion war.
Eine Galaxie die wir gerade noch sehen müsste sich dann ja insgesamt mit Überlichtgeschwindigkeit von uns entfernen.
der abstand zu den galaxien, die heute am rand des beobachtbaren universums liegen, wird heute um ein vielfaches schneller größer als mit c.
Außerdem soll das Universum noch größer sein als unser beobachtbares.
ja. von den orten, die am rand des beobachtbaren universums liegen, brauchte das licht 13.8 Mrd jahre bis es uns heute erreicht. von allem was noch weiter weg ist konnte uns noch kein signal erreichen.
Wenn am Anfang dann der Urknall war, müssten mancher, Staub, Galaxien etc. wieder schneller als Lichtgeschwindigkeit gereist sein
auch im moment des urknalls kann das universum übrigens bereits unendlich groß gewesen sein (und das ist auch in abwesenheit von hinweisen auf etwas anderes immer noch das gängige modell). der urknall beschreibt keine explosion aus einem punkt heraus von dem sich alles weg bewegt.
aber ja, zumindest in der üblicherweise in der kosmologie verwendeten konvention für entfernungen, werden entfernungen zu von uns weit entfernten objekten schneller größer als mit c.
Hallo Cocolezard,
wir können nicht weiter sehen als 13,8 Milliarden Lichtjahre.
Etwas, das nach Berechnung heute knapp 47 Milliarden Lichtjahre entfernt sein muss, sehen wir in der Entfernung, in der sie vor 13,8 Milliarden Jahren war, vereinfacht gesagt. Das am weitesten entfernte, was wir "sehen" können, ist der kosmische Mikrowellenhintergrund (engl. cosmic microwave background, kurz CMB).
Eine Galaxie die wir gerade noch sehen müsste sich dann ja insgesamt mit Überlichtgeschwindigkeit von uns entfernen.
Ja, und das sind sogar die meisten. Genau genommen bewegen sich aber nicht unsere Galaxien durch den Raum voneinander weg, sondern der Raum zwischen ihnen breitet sich aus; nur deshalb geht das überhaupt.
Die Überlichtgeschwindigkeit zweier Galaxien relativ zueinander scheint der Speziellen Relativitätstheorie (SRT) zu widersprechen, aber diese setzt im Unterschied zur Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) eine geometrisch flache Raumzeit voraus, und unsere Raumzeit ist nicht flach, auch wenn das, was wir den Raum nennen, insgesamt geometrisch flach zu sein scheint. Allerdings dehnt er sich aus, die Raumzeit ist also nicht flach.
das ist der Unterschied zwischen kosmologischem Horizont und Partikelhorizont. 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.
Kann sein. Wir sehen ja auch Sterne, die bereits erloschen sind. Und andere nicht, obwohl sie bereits existieren.