Frage von Alousch14, 70

Warum ist unser Universum 92 Milliarden Lichtjahre groß?

Wenn der Urknall vor 14 Milliarden Jahren war und nichts schneller als Lichtgeschwindigkeit bewegen kann, wie kommen die Physiker darauf, dass unser Universum 92 Milliarden Lichtjahren groß ist?

logisch muss das Universum max. 14 Milliarden Lichtjahren groß ! oder

eine Antwort für Dummies benötigt.

Danke

Antwort
von NoHumanBeing, 57

Der Raum kann durchaus schneller, als mit Lichtgeschwindigkeit expandieren. Zwischen diesen Punkten ist dann aber keine Wechselwirkung mehr möglich. Sie sind "raumartig getrennt" und stehen in keinem Kausalzusammenhang.

Antwort
von Einstein2016, 38

Weil das "LICHTJAHR" das Maß der RÄUMLICHEN Entfernung darstellt, die das Licht mit seiner Geschwindigkeit multipliziert auf die Anzahl der Sekunden eines Jahres         (Geschwindigkeit pro Sekunde = ca. knapp 300.000 KM) zurücklegt.                                                                             Also ist das LICHTJAHR daher KEIN rein zeitliches Maß wie   z.B. Minute, Stunde, Woche oder das JAHR. 

Kommentar von Alousch14 ,

Das stimmt. Lichtjahr ist kein zeitliches Maß. Das War nicht meine Frage

Antwort
von DieMilly, 62

Weil meine Physikerkollegen das ständig falsch erklären. Ich habe den Verdacht, dass sie dabei einen Fehler machen und es nicht merken.

Das Licht vom Anfang der Zeit war 13,7 Milliarden Jahre lang zu uns unterwegs. Während dieser Zeit hat sich das Universum aber ausgedehnt, sodass die Lichtquelle weiter fortgetragen wurde und sich "jetzt" auf einer Entfernung von 46 Milliarden Lichtjahren befindet (der Durchmesser ist dann das Doppelte, also die von dir genannten 92).

Das ist die Standarderklärung und grundlegend verkehrt, denn es gibt kein "jetzt" im globalen Sinn. Wir betrachten das Universum von der Erde aus und in diesem Bezugssystem ist die Ausdehnung auf 46 Milliarden Lichtjahre noch nicht passiert! Sie beginnt für uns gerade erst. Für uns ist die Quelle des ersten Lichtes 13,7 Milliarden Lichtjahre weit entfernt, also ist dies auch der Radius des beobachtbaren Universums von uns aus gesehen - eine globale Aussage über die Größe zu machen ist nichtrelativistisch, denn sie geht von einem absoluten Bezugssystem aus. Real ist für uns etwas erst dann, sobald dessen Informationen bei uns ankommen.

Kommentar von grtgrt ,

Deinen 3. Abschnitt, DieMilly, sollte man besser ersetzen durch:

Nachdem der Urknall vor etwa 13.8 Milliarden Jahren geschah, sich aber erst etwa 380000 Jahre später Atome bilden konnten (und erst ab da sich Licht ungehindert ausbreiten konnte), könnte man zunächst annehmen, der Radius unseres Beobachtungshorizonts liege bei 13.4 Mrd. Lichtjahren. 

Berücksichtigt man aber, dass selbst nach Ende der Inflationsphase noch Raumexpansion stattfand, alle vom Licht schon zurückgelegten Strecken sich also nachträglich noch vergrößert haben, so kommt man auf gut die 3-fache Entfernung.

Das heißt: Die Lichtquellen, deren ältestes ausgesandtes Licht uns heute gerade noch erreicht, sind heute etwa 46 Mrd. Lichtjahre von uns entfernt.

Kommentar von DieMilly ,

Sie sind nicht "heute" 46 mrd Lichtjahre entfernt. Das ist gerade der Fehler, von dem ich sprach. Du nimmst ein globales, ausgezeichnetes "heute" an, nicht das "heute" im Bezugssystem der Erde. Heute sind sie genau da, wo wir sie sehen, denn es ist nur das real, dessen Informationen bei uns ankommen.

Kommentar von grtgrt ,

Richtiger scheint mir: In dem zustand, in dem wir sie heute sehen, waren sie, als sie das Licht abstrahlten, das wir heute empfangen (dieses "heute" bezieht sich auf das Bezugssystem, aus dem heraus wir argumentieren).

Kommentar von grtgrt ,

Es gibt Galaxien, die wir in einem späteren Zustand nicht mehr sehen werden: Es sind all diejenigen, die schon kurz nachdem sie das Licht abstrahlten, das wir heute von ihnen empfangen, über unseren Beobachtungshorizont hinaus gewandert sind (der Expansion des Raumes wegen).

Kommentar von NutzlosAlpha ,

Hallo Milly,

dieses Gespräch hatten wir doch bereits hier:

https://www.gutefrage.net/frage/warum-schaetzt-man-eigentlich-die-anzahl-der-ste...

Leider hast du mir seitdem nicht mehr geantwortet, weswegen ich meinen letzten Kommentar einfach mal hier reinkopiere:

Okay, mein Fehler, du hast in diesem Punkt natürlich Recht.

Deine Aussage, jenes Gas sei nur 13,7 Mia. Lj. entfernt stimmt aber trotzdem nicht. Das Bild, welches wir jetzt hier auf der Erde vom Mikrowellenhintergrund sehen ist 46 Milliarden Lichtjahre entfernt.

Stelle dir einfach eine Strecke zwischen zwei Punkten A und B vor. Von Awird ein Lichtstrahl zu B ausgesandt. Während das Licht sich bewegt, dehnt sich der Raum zwischen A und B aus. Der Lichtstrahl muss also einezusätzliche Distanz überwinden. Der Lichtstrahl bewegt sich weiter und ebenso expandiert der Raum. Irgendwann erreicht das Licht Punkt B rotverschoben.

Die Tatsache, dass der Raum expandiert ist der Grund dafür, dass die Distanz in Lichtjahren nicht identisch ist mit der verstrichenen Zeit inJahren. Das Gas, dessen Licht 13,7 Mia. Jahre alt ist und jetzt hier bei uns eintrifft, sehen wir in einer Entfernung von 46 Mia.
Lichtjahren.

Ich verstehe aber was du meinst. Wenn wir so etwas wie einen instantanen Blick hätten, so würden wir das Gas in einer noch größeren Entfernung als 46 Mia. Lj.

Wie vor allem aus dem letzten Absatz ersichtlich wird, spreche ich nicht davon, dass die 46 Mia. Lichtjahre nicht aus einem übergeordneten Bezugspunkt zu verstehen sind, sondern dass das 13,7 Milliarden Jahre alte Licht ein Objekt in 46 Milliarden Lichtjahre Entfernung darstellt.

Mit anderen Worten, wenn wir einen übergeordneten Bezugspunkt einnehmen würden, so wäre die Distanz zwischen Objekt und Erde noch größer als die 46 Milliarden Lj., wie wir sie hier von der Erde aus sehen.

Aus eben jenem Grund hatte ich dich zuvor auch schon gefragt, ob du das Prinzip der Expansion verstanden hattest. Es gibt in dieser Hinsicht oft Missverständnisse, die nicht immer offensichtlich sind.

Ich habe den Verdacht, dass sie dabei einen Fehler machen und es nicht merken.

Das geht mir mit dir ganz genauso. Du scheinst ziemlich gescheit zu sein, aber in diesem Punkt ist bei dir wohl eine Wissenslücke vorhanden. Schau mal hier auf Seite 3, da wird es erklärt:

https://arxiv.org/abs/astro-ph/0310808

LG

Kommentar von DieMilly ,

Hi NutzlosAlpha,

es kann natürlich sein, dass ich da etwas verdrehe, aber im Moment sehe ich das noch nicht bzw. wird es zumindest nie so dargestellt, dass es fehlerfrei bei der anderen Person ankommt.

Es sollte jedenfalls klar sein, dass das Licht selbst nur 13,7 Glyr im Laufe des Weltalters zurücklegen kann. Also funktioniert zunächst deine Erklärung nicht, dass der Raum zwischen A und B größer wurde und das Licht daher 46 Glyr zurücklegen musste -- denn dafür müsste es sich mit mehr als 3c bewegt haben. 

Umgekehrt wird allerdings ein Schuh draus, wenn wir festhalten, dass der Raum zwischen B und dem Photon größer wurde und es das Photon wie auf einem Förderband nach vorne geschoben hat. Das Photon ist also wie ein Fußgänger, der auf dem nach vorne bewegten Förderband gleichzeitig nach vorne läuft. Es bewegt sich mit c, aber das Förderband tragt es zusätzlich. Seltsam erscheint mir nur, dass es das mit 3c getan haben muss.

Problematisch ist aber auch, dass der Raum zwischen A und dem Photon ebenfalls größer wurde. Das Förderband drückt demnach auch in die andere Richtung. Klar, am Anfang waren A und B sehr nahe zusammen, und als das Photon emittiert wurde, wurde die Entfernung vor ihm größer, während es von B durch die Expansion weggeschoben wurde. Die 46 Glyr können also dann so zustande kommen, dass sich das Wegschieben von B und die wachsende Entfernung zu A insgesamt zu einer tatsächlich zurückgelegten Strecke von 13.7 Glyr ergibt, während die restlichen Glyr rein aus der Expansion hinter dem Photon sind; sozusagen der Teil des Förderbandes, der hinter dem Photon insgesamt dazugekommen ist.

Nun stellt sich mir aber erneut die Frage, weshalb man dann sagen sollte, es seien 46 Glyr, denn diese sind hinter dem Photon entstanden. Wir sehen das Photon, nachdem es 13,7 Glyr zu uns zurückgelegt hat und die dahinter liegenden Glyr können wir nur berechnen. Wir werden diese erste "sehen", wenn die nächsten Photonen kommen. Damit sind wir wieder bei meiner Aussage von vorher, dass diese Informationen noch gar nicht hier sind. Verstehst du, was ich meine? 

Kommentar von uteausmuenchen ,

Hallo DieMilly,

der Unterschied sind halt die unterschiedlichen Entfernungsbegriffe in der Kosmologie. Natürlich ist das Licht einer weit entfernten Galaxie nur z.B. 13 Milliarden Jahre unterwegs (Lichtlaufzeit), was aber trotzdem zu einer "mitbewegten Entfernung" der Lichtquelle von deutlich mehr führt.

Vielleicht hilft der Blogartikel von Florian Freistetter?

http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2012/01/03/die-rotverschiebung-und-...

Grüße

Kommentar von NutzlosAlpha ,

Hey,

ich nehme an, dass dir der Hubble-Parameter ein Begriff ist? Schau ihn dir einfach mal an:

68 km/s/Mpc

Es entstehen 67 km neuer Raum pro Sekunde (Zeit) und Mpc (Distanz), und zwar kontinuierlich. Das heißt, während sich das Photon von A nach B bewegt, entsteht neuer Raum auf der gesamten Strecke.

Das Photon fliegt also los und zwischen ihm und B entsteht neuer Raum. Gleichzeitig legt es einen Teil der Strecke zurück. Es fliegt weiter und wieder entsteht neuer Raum, während es einen weiteren Teil der Strecke zurücklegt.

Weil das Photon nur eine endliche Geschwindigkeit besitzt, kann die ganze Zeit, in der es sich bewegt, neuer Raum zwischen ihm und B entstehen. Natürlich wird die "Menge" an Raum die entsteht, immer geringer, weil auch die Distanz zu B immer geringer wird, und die Rate, mit der neuer Raum entstehen kann, abhängig von der existierenden Distanz ist.

Sobald das Photon bei B eintrifft, erscheint die Distanz zu A größer als die Lichtlaufzeit es annehmen lassen würde. Das Bild, das B in seinem jetzt von A sieht, ist deshalb in einer größeren Entfernung, als das Licht von A nach B gebraucht hat.

Natürlich entsteht auch neuer Raum zwischen A und dem Photon, während es sich bewegt. Davon sehen wir, wie du richtig festgestellt hast, nichts. Wir bräuchten ein weiteres Photon, welches nicht nur eine größere Strecke zurücklegen müsste, sondern auch gegen mehr Expansion ankämpfen muss.

Warum der Raum mit dreifacher Lichtgeschwindigkeit expandiert? Das tut er ganz und gar nicht! Wie ich oben schon schrieb (und du vermutlich ohnehin schon wusstest) beträgt der Hubble-Parameter ca. 68 km pro Sekunde und Mpc.

Auf 3,26 Mlyr ( = 1 Mpc) entstehen also in jeder Sekunde 68 km neuer Raum. 46 Glyr sind knapp über 14110 Mpc. Diesen Wert multiplizierst folglich mit 68 km und erhältst dann einen Wert von ungefähr 945399 km neuen Raumes, der auf diese Strecke in jeder Sekunde entsteht.

Dennoch wäre es falsch, von Überlichtgeschwindigkeit zu sprechen, weil dies der kumulative Effekt der Raumentstehung ist.

Antwort
von Usedefault, 27

Das mit den 13,8 Mrd. Jahren ist nur ein hypothetisches Alter seit dem Urknall.

Während dieser Zeit ist das Universum aber selbst gewachsen.

Es gibt auch keinen bestimmbaren Ort, wo das Universum entstanden ist, da der Raum anscheinend mit dem Universum entstanden ist.

Wie groß das Universum ist weiß glaube ich niemand, da keiner Einsicht von Außen nehmen kann.

Kommentar von NoHumanBeing ,

Wie groß das Universum ist weiß glaube ich niemand, da keiner Einsicht von Außen nehmen kann.

Der kosmische Mikrowellenhintergrund hat einen großen (46.6 GLyr), aber endlichen Abstand von uns. Dieser stellt einen Ereignishorizont dar, an dem die Gesetze der allgemeinen Relativitätstheorie ihre Gültigkeit verlieren. Ein "außerhalb" ist damit physikalisch nicht definiert.

Antwort
von grtgrt, 22
Antwort
von hydrahydra, 22

Es geht hier ja nicht um "etwas", also nicht um Materie, sondern um den Raum selbst. Dessen Ausdehnungsgeschwindigkeit muss mit den Regeln, die in ihm gelten, nichts zu tun haben. Raum ist nicht Materie.

NB: Ich bin kein Physiker!

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