Frage von Yorshington, 103

Wie ist das mit der Expansion des Universums?

Je weiter ein Objekt von der Erde weg ist, desto schneller bewegt es sich ja von der Erde weg, wie kann man dann aber sagen, dass sich das Universum überall gleich schnell ausdehnt?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von NutzlosAlpha, 46

Hallo Yorshington,

dies beruht auf einem Missverständnis darüber, wie sich das Universum ausdehnt. Die geläufige Annahme, die Expansion des Universums ähnele einer Explosion, die von einem Punkt aus wegstrebt, ist nicht zutreffend.

Vielmehr vergrößern sich mit zunehmender Zeit die Skalen, weswegen man auch von metrischer Expansion spricht. Vereinfacht ausgedrückt heißt das, dass sich mit zunehmender Zeit die Abstände innerhalb des Universums vergrößern.

Wenn du zu einem gewissen Zeit eine gewisse Strecke hast, und dir dieselbe Strecke später noch einmal anschaust, so wirst du feststellen, dass sie größer geworden ist. In der Zwischenzeit ist neuer Raum zwischen den Punkten entstanden, zwischen denen du gemessen hast.

Dies gescheiht auf den großen Skalen ziemlich gleichmäßig. Überall wo bereits Raum ist, entsteht neuer Raum, vorausgesetzt, die Krümmung an jener Stelle ist gering genug. Da Massen den Raum krümmen, entsteht kein neuer Raum zwischen gravitativ gebundenen Systemen, weil deren Gravitation der Raumentstehung vollständig entgegenwirkt, das heißt, dass die Gravitation nicht nur stärker ist, sondern sie buchstäblich aufhebt.

Die Rate, mit der neuer Raum entsteht wird vom Hubble-Parameter beschrieben, und ihr Wert beträgt ca. 67 km pro Sekunde pro Megaparsec. Anders ausgedrückt heißt das, dass auf einer Strecke von ca 3,26 Millionen Lichtjahren 67 km neuer Raum in einer Sekunde entstehen.

Der Effekt ist kumulativ; auf 2 Mpc entstehen also 134 km neuer Raum pro Sekunde, auf 5 Mpc entstehen 335 km pro Sekunde usw. Das heißt, je mehr Raum zwischen uns und einer Galaxie liegt, desto mehr Raum kann zwischen ihr und uns enstehen, und desto schneller scheint sie wegzustreben.

Man sollte hierbei stets im Hinterkopf behalten, dass es eigentlich nicht die Galaxien sind, die sich bewegen, sondern das permanent neuer Raum entsteht. das geht sogar soweit, dass ab einer Entfernung von ca 4,5 Milliarden Lj mehr neuer Raum hinzukommt, als das Licht durchschreiten kann. Die Galaxien jenseits scheinen sich daher mit Überlichtgeschwindigkeit wegzubewegen.

Neben dieser Form der Expansion gibt es auch noch die beschleunigte Expansion, welche durch die kaum erforschte dunkle Energie verursacht wird. Wie der Name schon sagt, sorgt sie dafür, dass sich das Universum beschleunigt ausdehnt, statt immer langsamer zu werden, was man sonst eigentlich bei einem expandierenden Universum erwarten würde. Die beschleunigte Expansion findet überall statt - auch innerhalb gebundener Systeme. Ob diese Form weiterhin so anhalten wird, oder ob und falls ja wie sie sich ändert, ist leider nicht bekannt.

LG, NA

Kommentar von NutzlosAlpha ,

Danke!

Antwort
von Spezialwidde, 76

Mach doch mal einen Versuch. Nimm einen Luftballon und male 2 Punkte in geringem Abstand auf. Dann gleichmäßig aufblasen. Das ganze wiederholst du mit 2 Punkten größeren Abstandes. Dann vergleichst du die Entfernungsgeschwindigkeit beim Aufblasen. Dann sollte sich dir die Antwort erscjließen ;-)

Kommentar von Nijori ,

Das du jetzt aber das Universum mit nem Luftballon gleichsetzt, ich weiß ja nicht ob man das so versimpeln kann...

Kommentar von Spezialwidde ,

Um dem TE das Prinzip des von ihm beschriebenen Phänomen zu verdeutlichen langts.

Kommentar von claushilbig ,

Dieses Modell wird in fast jedem allgemeinverständlichen Buch über Kosmologie verwendet ...

Antwort
von Buepf, 29

Gleichmäßg bedeutet, dass nur alle Punkte die gleich weit von der Erde entfernt sind, sich auch gleich schnell von uns entfernen. Punkte die unterschiedlich weit von uns entfernt sind, haben auch einen andere Entfernungsgeschwindigkeit.

Hier kannst du dich noch etwas einlesen:

https://de.wikipedia.org/wiki/Hubble-Konstante

Antwort
von LothardeDecker, 13

Hallo Yorshington,

"man" sagt durchaus nicht, dass sich das Universum überall gleich schnell ausdehnt, sondern neueste Untersuchungen besagen, dass sich das Universum immer schneller ausdehnt. Wie ist das möglich? Ganz einfach: Denk mal an einen 100 Meter Läufer kurz nach dem Start. Im Moment des Starts beginnt die Beschleunigung, "irgendwann" wird die Höchstgeschwindigkeit erreicht - um dann "irgendwann" wieder abzunehmen. Dieses "irgendwann" hat mit der Energie, die einem System zur Verfügung steht, zu tun. Unser Universum verhält sich entsprechend, selbst wenn weitere Parameter zu berücksichtigen sind, die den Ablauf beeinflussen. Astronomen sind sich im Moment nicht ganz sicher, wie und ob überhaupt die Ausdehnung enden wird. Aber ist es nicht wie mit allen bekannten Phänomen: Was einen Anfang hat, muss auch ein Ende haben, was geboren ist, muss auch sterben. Aber möglicherweise verhält es sich mit dem Universum insofern anders (nach dem Gesetz der Energieerhaltung), dass in letzter Konsequenz im jeweiligen Ende gleichzeitig ein neuer Beginn steckt - quasi eine Endlosschleife. In den vedischen Schriften heißt es daher auch: BRAHMAN ATMET EIN - UND BRAHMAN ATMET AUS. Also: Einatmen - Stillstand - Ausatmen - Stillstand - Einatmen und so weiter. 

Das, was ich hier beschrieben haben, kann Dir ein Physiker sicherlich auch naturwissenschaftlich erklären. Um zu erfahren, wie es sich nun mit unserem Universum wirklich verhält, musst Du nur alt genug werden, um zu wissen, wann es endet. Wenn es niemals endet, sondern sich in "alle Ewigkeit" ausdehnt, dann darfst Du davon ausgehen, dass auch Du nicht enden wirst.

Also - ruhig abwarten . . .

Antwort
von Nijori, 32

Genau sagen kann man davon garnichts, denn die Wissenschaft hat nichtmal unsere kleine Ecke des Universums entschüsselt.

Alles was sich auf die großen Dinge da draußen bezieht ist immer auf die ein oder andere Art nur eine Theorie.

Aber theoretisch, indem man Objekte in jede Richtung von der Erde sendet und ihre Bewegungen vergleicht.
Ist es ein konstantes Ausdehnen von Raum an sich, also ohne einen Ausgangspunkt werden sich alle in der selben Zeit die selbe Distanz bewegen.

Wenn sich die Distanzen aber unterscheiden würde das Universum sich von einem oder mehreren Zentren ausbreiten und man könnte es feststellen.

Natürlich nur rein theoretisch, da draußen ist viel zu viel das jedes verwendet Objekt beeinflussen könnte bevor man klare Werte bekommt.
Man müsste diese Objekte ja vollkommen unbeeinflusst riesige Distanzen zurücklegen lassen um etwas so gigantisches wie die Ausdehnung des Universums aufzudenken.
Selbst Licht lässt sich durch einige bekannte Phänomene beeinflussen und es gibt sicher noch eine Menge unbekannte.

Sicher kann man durch Stellarbeobachtungen eine fundierte These in diese Richtung aufstellen, aber alles was wir sehen ist so unendlich alt und wir können umöglich jeden Faktor dabei kennen.

Aber das sind nur meine Gedanken, hab mich noch nie sonderlich mit dem Thema auseinander gesetzt.
Bin nur ein Heini mit viel Fantasie, kann auch was vergessen haben oder ich geh teils von falschen Grundvorraussetzungen aus  ;)

Expertenantwort
von uteausmuenchen, Community-Experte für Astronomie, Physik, Universum, 13

Hallo Yorshington,

allein aus der Tatsache, dass sich Galaxien schneller von uns wegbewegen, je weiter sie von uns weg sind, kann man das freilich nicht sagen.

Dazu gehören schon etwas mehr Beobachtungsdaten. Galaxienbeobachtungen aus allen möglichen Himmelsrichtungen und in allen möglichen Entfernungen zum Beispiel.

Oder eine sehr genaue Vermessung des Mikrowellenhintergrundes. Wir sehen im Mikrowellenhintergrund zum Beispiel sehr deutlich die Bewegung der Erde um die Sonne als jährliche Schwankung der kosmologischen Rotverschiebung.
Wären da größere Bewegungsunterschiede im Universum, würde man die entsprechend auch sehen können.

Der CMB ist aber extrem gleichmäßig.

Grüße

Antwort
von MonkeyKing, 53

Das ergibt sich aus der speziellen Relativitätstheorie - da es keinen festen Bezugspunkt gibt im Universum, also auch kein Zentrum, muss die Ausdehnung überall gleich sein.

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