Frage von FlorianStgS, 55

Wenn die Expansion des Universums eine Expansion des Raums ist, wieso verringert sich dann mit der Expansion die Dichte?

Angenommen ich betrachte einen Würfel des Universums mit 100 Mio. Lichtjahren Kantenlänge. Laut Erkenntnissen der Physik expandiert das Universum ja und damit dieser Würfel mit der Zeit. Wenn ich nun ein 100 Mio. Lichtjahre langes "Lineal" an die Kante legen würde, so würde dieses mit der Expansion des Raumes doch mitexpandieren.

Dichte ist Masse / Volumen. Wieso reduziert sich dann die Dichte im Universum? Oder genauer gefragt, wieso wird das Volumen mit der Raumausdehnung größer, wenn sich doch mit der Ausdehnung des Raumes auch unser "Lineal" dehnt und somit das gemessene Volumen gleich bleibt? Wo liegt mein Denkfehler?

Danke! :)

Antwort
von JTKirk2000, 27

Wenn das Lineal mit expandieren würde, würde dies zum Einen bedeuten, dass der Raum nicht messbar expandiert, weil das Maß mit expandiert, und zum Anderen, dass das Maß selbst, da es ja expandiert ist (und offenbar nicht mehr geeicht ist) bereits an Dichte verloren hat, unabhängig davon, ob dieser Dichtverlust messbar ist.

Glücklicherweise kann man die Expansion des Raumes mit Hilfe von Spektrallinien bekannter Elemente und anhand von Rotverschiebung messen, denn die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist absolut, was zur Folge hat, dass Annäherungen oder zunehmende Entfernungen anhand von Verschiebungen der Spektrallinien gemessen werden (können) und wurden. 

Daraus resultiert dann auch, dass die Expansion des Raumes messbar ist. Das bedeutet deshalb noch lange nicht, dass sich die Sterne einer Galaxis voneinander entfernen und auch nicht unbedingt, dass sich Galaxien einer lokalen Gruppe deshalb unbedingt voneinander entfernen, sondern dass diese Expansion eher wahrscheinlich in sehr viel größerem Rahmen geschieht, wo die gegenseitige Anziehung großer Massen, wie beispielsweise von Sternen oder gar Galaxien keine relevante Rolle mehr spielen. 

Die Dichte von lokal begrenzten Bezugssystemen wird sich daher vielleicht nicht ändern, während der Raum weiter expandiert, aber das bedeutet deshalb noch lange nicht, dass sich nicht dennoch die durchschnittliche Dichte im Universum verringern könnte (und das messbar).

Antwort
von Shigekix, 26

aber das lineal expandiert doch gar nicht?

du betrachtest den würfel als ein geschlossenes system und misst dann von außen mit einem lineal, dass unabhängig von diesem system ist. du misst die kantenlänge, der würfel expandiert, du misst erneut die kantenlänge und stellst fest, dass du jetzt mehr als nur ein lineal brauchst, um die gesamte kantenlänge zu messen, da diese ja mit dem würfel expandiert ist.

ein lichtjahr ist eine längeneinheit, und die bleibt immer gleich, da licht eine immer konstante geschwindigkeit hat. deine behauptung würde ja bedeuten, dass der würfel anwächst, die längeneinheit aber trotzdem 100mio lichtjahre ist. somit müsste das licht plötzlich schneller geworden sein. das ist aber natürlich nicht der fall.

es expandiert nur der raum, alles darin, also auch längeneinheiten, bleiben konstant.

Antwort
von FelixCrafting, 27

Wenn der Würfel das Universum ist, dann ist dass lineal auserhalb des Universums und dehnt sich nicht aus.

Antwort
von achimhausg, 15

(Hmm ... Alles vor 4 Stunden ? - Spricht hier Jemand mit sich selbst?)

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