Wieso dehnt sich das Universum immer schneller aus?
Was kann das für ein mysteriöser Knall gewesen sein, der erst Milliarden Jahre später anfängt seine Kraft zu entfalten. Aber wenn es sich immer schneller ausdehnt?
11 Antworten
Kurzum: Man weiß es nicht. Es gibt viele Theorien, am gängigsten wird die dunkle Energie für die beschleunigte Ausdehnung verantwortlich gemacht, weil sie der Gravitation entgegenwirkt. Die dunkle Energie ist aber rein hypothetisch ist, sie ist quasi ein Ergebnis der kosmologischen Konstante, denn diese weist einen leicht positiven Wert auf. Als Ursache für die dunkle Energie wird die Quantenfluktuation des Raumes selbst angenommen, aber auch das ist nur eine Vermutung. Es gibt auch andere Theorien zur beschleunigten Ausdehnung, z.B. das der Raum sich nur dort beschleunigt ausdehnt, wo die Massenkonzentrationen geringer sind und damit die Schwerkraft weniger der expansiven Kraft entgegenwirken kann. Andere Meinungen gehen auch von einer Art optischen Täuschung aus, weil die Relativitätstheorie auf sehr großen Distanzen teilweise keine Gültigkeit mehr hat.
Ist nicht so wirklich bekannt, die gängige Theorie ist, dass zwischen den Galaxien ständig neuer Raum entsteht, der quasi alles auseinanderschiebt, je größer die Distanzen werden, desto stärker ist der Effekt, drum immer schneller.
Das wissen wir tatsächlich noch nicht. Es gibt eine Theorien, manche drehen sich darum, dass dunkle Materie dafür verantwortlich sei. Nichts ist bisher im Ansatz bewiesen
Dunkle Energie (der Faktor in den Feldgleichungen der ART) ist nicht null. Man versteht dazu am Besten zunächst 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.
Der mysteriöse Knall hat gemäss Urknalltheorie bereits in den ersten Millionstelsekunden seine Kraft entfaltet.
Und ob das Universum wächst oder schrumpft oder keines von beidem ist Gegenstand von Debatten und Untersuchungen. Bewiesen ist da mW nichts.
Ach so. Ich dachte, es gäbe auch Theorien, die besagen, dass es nur den Anschein haben, könnte, dass das Universum sich ausdehne, sondern dass andere Umstände dafür verantwortlich sein könnten.
Aber vielleicht hab ich das auch falsch verstanden. 🙃
Das sind wilde Theorien aber nicht Evidenzgestützt. Eher sowas wie Hypothesen. Die Relativitätstheorie ist auch "nur" eine Theorie, aber äußerst vielversprechen, weshalb sie in der modernen Physik extrem viel Anwendung findet.
Ja, dasselbe gilt für die Urknalltheorie und die Hypothese, dass sich das Universum ausdehnt. 🙃
Google doch einfach kurz Hypothese, lies 2 Minuten lang Urknall und Ausdehnung des Universums, und schreib mir dann bitte eine zweiseitige Entschuldigung darüber, welchen Unsinn du gerade geschrieben hast
Siehst du ich hab sogar bitte gesagt 🙂
🙃
Schön. Aber ich hab die Relativitätstheorie gelesen (und verstanden) und Stephans Hawkings "A brief history of time" und so viele Wiederholungen der Urknalltheorie, dass ich keine Motivation habe, das zum x-ten Mal zu lesen. 🥱
Aber du kannst ja zum Ausgleich für meine Faulheit nachlesen, auf welche Mängel und offenen Fragen Forscher in Bezug auf die Urknalltheorie hingewiesen haben. 🙃
Wenn du es als Hypothese und nicht als Theorie siehst, dass sich das Universum ausdehnt, müsste die Relativitätstheorie deiner Logik nach ebenfalls als Hypothese bezeichnet werden. Denn sie zeigt ebenso große offene Fragen....
Das ist auch meine Meinung.
Die Relativitätstheorie wiederum hat ja die Newtonschon Gesetze abgelöst - die damals der neuste Stand des Irrtums waren, bis heute ihre Berechtigung haben, aber die eben schon zu Newtons Zeiten für ihre Schwächen kritisiert wurden.
Und auch die nächste Erklärung wird eben wiederum nur eine Hypothese sein.
Im Kern kann Wissenschaft nie etwas wirklich beweisen. Sie kann nur auf der Basis von bestehenden Prämissen nachvollziehbare Hypothesen zur Erklärung von Phänomenen aufstellen (das war jetzt aber ein schöner Satz, findest du nicht 😅?).
Der Satz war wirklich schön
Ich hab Hypothese von der Bedeutung her gerade einfach mit Spekulation bzw. "wilde Annahme" verwechselt.
Ja, du hast vollkommen recht. Mein Fehler.
Hey, und schau mal, wir haben eine Diskussion zivilisiert führen können und sind uns sogar einig geworden. 😃🤗
Und weisst du, was das Beste ist?: Ich erspare dir sogar die zweiseitige Entschuldigung. Die zwei Sätze waren ausreichend.
Bin ich nicht geradezu sagenhaft grossmütig? 😅
(Ein ganz klein bisschen muss ich dich schon triezen 😉).
Ja, verdient habe ich das. Ich sollte die Klappe lieber nur dann aufmachen, wenn ich mir bezüglich meiner Argumente auch sicher bin 😅
Oh, diese "Krankheit" kenne ich! Wohl auch dem geschuldet fällt mein Urteil bezüglich deiner Vergehen so königlich milde aus.👸
Ausserdem rechne ich dem Sünder an, dass er Reue zeigt und seine Sünden freimütigt bekennt. Te absolvo! ✋️
😅😅😅
Es dehnt sich aktuell schon noch aus, das wissen wir
Ob es dann aber später wieder schrumpft und der Urknall nur eines von unendlichen vielen Urknall-Zyklen ist oder ob es später zum kältetod kommt, das steht noch nur Debatte