Wie groß ist das beobachtbare Universum?
Hey, ich höre immer, das beobachtbare Universum hat ein Durchmesser von 46 Milliarden… wie kann das sein?
das Universum ist ja geschätzt 13,8 Milliarden Jahre alt. Und das würde bedeuten, dass wir ja nur 13,8 Milliarden Lichtjahre weit sehen können. Als Durchmesser wÄren 27,6 Milliarden Jahre. Wie können wir weiter Sehen als Licht überhaupt schnell ist?
ich denke ich muss da was vertauschen.
6 Antworten
dazu versteht man am besten zuächst 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.
Man schätzt 46 bis 47 Milliarden Lichtjahre im Radius. Da die Hubblekonstante unterschiedliche Werte aufweist ergibt sich diese Spanne. Zu deiner Frage: Das beobachtbare Universum ist deshalb größer als 27,6 Milliarden Lichtjahre im Radius, weil sich das Universum beschleunigt ausdehnt und nicht gleichmäßig schnell. Ein Objekt (z.B. eine Galaxie), die heute für uns z.B. 13 Milliarden Lichtjahre entfernt ist, befindet sich heute am Rand des beobachtbaren Universums, weil ja das Licht 13 Milliarden Jahre bis zu uns brauchte und sich das Universum in dieser Zeit weiter ausgedehnt hat und das auch noch beschleunigt.
Diesen Punkt gibt es nur außerhalb des Partikelhorizonts, also im unsichtbaren Universum. Der Raum zwischen uns und einen Punkt hinter dem Partikelhorizont würde sich dann mit Überlichtgeschwindigkeit ausdehnen und das Licht könnte uns nicht von dem Punkt aus erreichen.
Ich habe gelesen, dass das Universum 96milliarden Lichtjahre groß ist. Wie kam dieser Wert zu stande
Das ist als Durchmesser gemeint, wobei die Erde bzw. der Beobachter den imaginären Mittelpunkt darstellen würde. Heute geht man von etwa 93 Milliarden Lichtjahre im Durchmesser aus, mittlerweile kann man die Hubblekonstante genauer bestimmen als früher.
Derartige Angaben sind immer etwas schwierig und dazu auch noch problematisch. Es ist nämlich unmöglich, so etwas wie einen "jetzigen Durchmesser des beobachtbaren Universums" auf wissenschaftlich gültige, eindeutige und überprüfbare Weise zu definieren.
Die allermeisten Menschen (und auch Astrophysiker) können aber damit leben, dass es jedenfalls eine sehr große Distanz von manchen Milliarden von Lichtjahren sein könnte.
ich höre immer, das beobachtbare Universum hat ein Durchmesser von 46 Milliarden… wie kann das sein?
Das ist falsch. Das ist eine Schätzung auf die wahre Größe, aber ich weiß nicht mal, ob dir noch aktuell ist.
das Universum ist ja geschätzt 13,8 Milliarden Jahre alt. Und das würde bedeuten, dass wir ja nur 13,8 Milliarden Lichtjahre weit sehen können. Als Durchmesser wÄren 27,6 Milliarden Jahre.
Solange du dich nur aufs beobachtbare Universum beziehst, ist das vollkommen korrekt.
Die Vorstellung, dass das beobachtbare Universum einen Durchmesser von 27 Milliarden Lichtjahren hat, basiert auf einer vereinfachten Annahme, dass das Universum seit dem Urknall gleichmäßig expandiert ist und sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet. Diese Annahme ist jedoch nicht korrekt, da sich die Expansion des Universums im Laufe der Zeit verlangsamt hat und auch nicht überall gleich ist. Daher ist die tatsächliche Größe des beobachtbaren Universums komplexer und hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der Beschaffenheit der Dunklen Energie, der Materieverteilung und anderer kosmologischer Parameter. Die Schätzung von 46 Milliarden Lichtjahren für den Durchmesser des beobachtbaren Universums beruht auf aktualisierten Messungen und Modellen, die eine genauere Berücksichtigung der kosmischen Expansion und anderer Faktoren ermöglichen. Diese Messungen können auf verbesserten Teleskopen, genaueren Beobachtungen der kosmischen Hintergrundstrahlung, der Erforschung von Dunkler Materie und Dunkler Energie sowie auf weiteren Fortschritten in der Kosmologie beruhen. Letztendlich ist die genaue Schätzung des Durchmessers des beobachtbaren Universums das Ergebnis eines komplexen Zusammenspiels verschiedener astronomischer Beobachtungen und theoretischer Modelle.
Was ist das denn für ein KI-Sprachmodell? Das kann ja noch nicht einmal den Unterschied zwischen Radius und Durchmesser. GPT4 antwortet korrekt:
Das beobachtbare Universum hat tatsächlich einen geschätzten Durchmesser von etwa 93 Milliarden Lichtjahren, was auf den ersten Blick im Widerspruch zu stehen scheint mit der Tatsache, dass das Universum ungefähr 13,8 Milliarden Jahre alt ist. Es wäre zu erwarten, dass das Licht in dieser Zeit nur 13,8 Milliarden Lichtjahre zurückgelegt haben könnte, was einem Beobachtungsradius von ebenso vielen Lichtjahren entsprechen müsste.
Der Schlüssel zum Verständnis dieses scheinbaren Widerspruchs liegt in der Expansion des Universums. Die Theorie des kosmischen Inflationsmodelles und die Beobachtungen der kosmischen Hintergrundstrahlung suggerieren, dass das Universum kurz nach dem Urknall eine Phase extrem schneller Expansion durchlaufen hat, die weit über die Lichtgeschwindigkeit hinausgeht. Diese Inflation führte dazu, dass Raumbereiche, die ursprünglich nahe beieinander lagen, sehr schnell auseinandergetrieben wurden.
Nach der Inflationsphase setzte eine weniger dramatische, aber immer noch fortschreitende Expansion des Raumes ein, welche die anfängliche Verteilung der Materie weiter auseinanderzog. Aufgrund dieser Expansion entfernen sich Galaxien voneinander mit Geschwindigkeiten, die von der Entfernung zwischen ihnen abhängig sind – ein Phänomen bekannt als Hubble-Fluss. Dies bedeutet, dass sich während des Fluges des Lichts von den fernsten beobachtbaren Galaxien zu uns der Raum selbst erweitert hat. Die Galaxien waren also viel näher, als das Licht seine Reise begann.
Einfach ausgedrückt: Licht, das wir heute von einer entfernten Galaxie empfangen, startete seine Reise vor Milliarden von Jahren. Da sich das Universum seitdem ausgedehnt hat, ist die Galaxie heute viel weiter von uns entfernt, als sie es war, als sie das Licht aussandte. Dies führt zu dem beobachtbaren Radius von etwa 46 Milliarden Lichtjahren, obwohl das Universum nur 13,8 Milliarden Jahre alt ist. Der Durchmesser des beobachtbaren Universums ist somit ungefähr das Doppelte dieses Wertes, also etwa 93 Milliarden Lichtjahre.
Ja das ist selbstverständlich das die neuere Version aktueller ist. Ich sehs halt net ein dafür 22€ im Monat zu bezahlen erlich gesagt.
Fies, nicht? Aber bitte gib Doch in Zukunft Deine Quellen an. Das ist einfach zu offensichtlich, falsch und auch unfair. Im übrigen gibt es auch Angebote für GPT4, die keine Monatsgebühr benötigen sondern auf Guthabenbasis funktionieren. Sende mir eine PN und ich sende Dir einen 5€-Gutschein nächste Woche. Meine Firma bietet so etwas für Schulen an.
Ja mit den Quellen haste auch Recht. War ja nicht meine Intention Falschinformationen zu verbreiten. An sich ein sehr netter Vorschlag mit dem Gutschein aber ich denke nicht das ich den wirklich gebrauchen kann. Trotzdem danke für das Angebot :).
Chat GPT denkt aber auch nicht nach , sondern sucht nur information zusammen. Sind die Falsch ist auch die Aussage von Chat CPT falsch
Mit der Hubble konstante nachgerechnet ergibt sich , das sich das Universum nur ca alle 14 Millarde Jahre verdoppelt
Eine Galaxie die 13,8 mrd Lichtjahre entfernt ist, und deren licht wir heute sehen , kann also maximal nur 27,6 mrd Lichtjahre entfernt sein, weil es mit der Hubble konstante eben ca 14 Millarde Jahre dauert, bis sich der Raum verdoppelt hat.
Oder anders erklärt wenn das Universum 1 Sekunde nach dem Urknall 13,8 mrd Lichtjahre Radius hatte kann es heute, nach 13,8 mrd Jahre, maximal 27,6 mrd Lichtjahre Radius haben.
Oder noch deutlicher, von Anfang an berechnet: 1 Megaparsec verdoppelt sich mit der Hubble konstante in ca 14 Millarde Jahre.
War das Universum beim Urknall exakt 1 Megaparsec im Durchmesser dann dauert es ca 14 Millarde Jahre um auf 2 Megaparsec Durchmesser zu kommen. (Mit dem Wert der Hubble konstante )
Um also auf einen Durchmesser von 93 mrd Lichtjahre zu kommen, mit der Hubble konstante, muss es vor ca 14 Millarde Jahre (beim Urknall) schon 46,5 Mrd Lichtjahre Durchmesser gehabt haben.
Wenn Du eine exakte andere Berechnung kennst , mit welchen Anfangswerten des Durchmessers und mit welchen Werten fûr die Ausdehnungsgeschwindigkeit, man auf 93 mrd Lichtjahre Durchmesser kommt lass es uns wissen.
Gibt es nicht dann auch ein Mathematischen Punkt wo der Raum zwischen zwei Objekten so schnell wächst, dass Licht uns niemals erreichen kann?