Frage von midi1011, 54

Zusammenhang zwischen Dunkler Energie und Rotverschiebung und was ist Rotverschiebung in der Astronomie?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von uteausmuenchen, Community-Experte für Astronomie, 28

Hallo midi1011,

fangen wir mit der Rotverschiebung an, ok?

Wir empfangen das Licht weit, weit entfernter Galaxien.

Im Licht dieser Sterne sehen wir sogenannte "Spektrallinien". Spektrallinien sind so etwas wie der Fingerabdruck chemischer Elemente im über alle Wellenlängen verteilten kontinuierlichen Teil der empfangenen Strahlung:

Bei einigen ganz charakteristischen Wellenlängen finden wir im Licht der Sterne schwarze Linien im Licht. Die entstehen, weil in den Sternatmosphären das Licht durch die obersten Schichten der Atmosphäre durch muss. Dort schlucken die vorhandenen Elemente bei den für sie typischen Wellenlängen das Licht und verteilen es gestreut in alle Richtungen. In unsere Richtung kommt dann bei diesen Wellenlängen entsprechend weniger an.

Diese Spektrallinien helfen uns zum Beispiel dabei, zu sehen, welche Elemente in der Atmosphäre der Sterne sind. Wir sehen, dass auch in weit entfernten Galaxien dieselben Elemente beteiligt sind, wie bei Sternen bei uns. Und wir sehen dieselben für diese Elemente typischen Linienmuster in den Sternspektren. ....

... aber: je weiter die Galaxie, deren Licht wir untersuchen weg ist, desto mehr ist dieses Muster in Richtung längerer Wellenlängen verschoben. Also in Richtung des roten Endes der Wellenlängen, die wir sehen können. Und deshalb nennt man das "Rotverschiebung".

Für diese Rotverschiebung gibt es verschiedene Ursachen.

Es kann sich zum Beispiel um einen Dopplereffekt handeln, wenn sich ein Stern von uns weg bewegt. Du kennst den Dopplereffekt vielleicht vom typischen Geräusch, das ein vorbeifahrendes Auto macht: Sein Motor hört sich etwas höher an, wenn es auf uns zu kommt - und etwas tiefer, wenn es sich entfernt.

Beim Licht einer sich bewegenden Lichtquelle ist das ähnlich. Wenn sich zum Beispiel 2 Sterne eines Doppelsternes umrunden, dann ist die Linien im Licht von dem, der auf uns zu kommt blau verschoben, beim anderen rotverschoben.

Bei den weit entfernten Galaxien ist das aber nicht die (Haupt-)ursache der Rotverschiebung. Dafür sind die beobachteten Rotverschiebungen zu hoch.

Bei den weit entfernten Galaxien kommt die Rotverschiebung (zum größten Teil) daher, dass mit dem Licht unterwegs etwas passiert:

Der Raum zwischen der Lichtquelle und uns dehnt sich aus. Und das dehnt etwas die Wellenlänge des Lichtes - das Licht wird unterwegs durch die Raumausdehnung rotverschoben. Das ist die "kosmologische Rotverschiebung". Aus ihr wissen wir, dass sich das Universum ausdehnt.

Man kann - über sogenannte Standardkerzen - die Entfernung zu den weit entfernten Galaxien abschätzen und eine Ausdehnungsrate für den Raum bestimmen.

Das ist der sogenannte Hubble-Parameter. Der liegt bei etwa 74 km/s Mpc.

Das bedeutet: Pro Megaparsec Entfernung ( das sind etwas über 3 Millionen Lichtjahre oder etwas über 10^22 Meter) dehnt sich das Universum etwa 74 km pro Sekunde aus.

So.

Und weiter ergeben jüngere Messungen (eben der Rotverschiebung entfernter Galaxien), dass dieser Parameter zeitlich nicht konstant ist. Diese Ausdehnungsrate scheint zuzunehmen. Die Expansion des Universums scheint sich zu beschleunigen.

Eigentlich hätte man erwartet, dass die Expansion eher langsamer wird, weil alle Massen uín Universum das Ganze etwas bremsen. Aber wir beobachten: Es wird schneller.

Entsprechend muss es eine treibende, beschleunigende Kraft im Universum geben, die wir noch nicht verstanden haben. Wir geben ihr den Arbeitstitel "Dunkle Energie". Wir hätten sie auch "Rumpelstilzchen" nennen können. Mit dem Namen wollen wir keinen Zusammenhang zur Dunklen Materie herstellen - das ist was ganz anderes.

Was die Dunkle Energie ist, das wissen wir nicht. Wir messen nur ihre Auswirkungen. Theoretisch könnte sie sich sogar noch als Artefakt herausstellen, falls wir einen systematischen Fehler in den Entfernungsbestimmungen haben. Aber es sieht ehrlich gesagt nicht danach aus, weil wir auch aus der Hintergrundstrahlung Hinweise auf die Dunkle Energie haben. Wirklich ausschließen kann man bei etwas, was man nicht versteht, aber gar nüscht.

Eine recht gute Zusammenfassung findest Dur zum Beispiel hier:

http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2011/10/04/nobelpreis-fur-physik-ge...

Grüße

Kommentar von stey1954 ,

Meine Liebe uteausmuenchen,

irgendwann mal müsste ich Urlaub nehmen um alle, aber wirklich alle Deine Antoworten durchzustudieren. Ich bin wirklich der Meinung, daß die Einem einen neuen Beruf bescheren würden.

Alle Ehre mein Mädchen, bin wirklich stolz auf Dich und deinet wegen entschied ich, mein Müll doch zu trennen!!!

Ich hoffe nur, daß Du dies oben nicht falsch verstehst, da es wirklich furchtbar klingt!!! Ist aber tatsächlich ein riesen LOB!!!

Liebe Grüße

Antwort
von KosmoFreak, 25

Hallo midi1011,

als Rotverschiebung wird ein Phänomen bezeichnet, bei dem die Wellenlänge einer Welle gedehnt wird. Dabei heißt dies Rotverschiebung, da im Falle des sichtbaren Lichts dieses rötlicher erscheint. Der Dopplereffekt tritt sowohl bei Schallwellen als auch bei Licht auf.

In der Astronomie tritt der Dopplereffekt zum Beispie l auf, wenn wir die Spektrallinien von entfernten Sternen messen möchten. Diese Linien repräsentieren die Elemente, aus denen der Stern aufgebaut ist und um diese zu klassifizieren, muss der Dopplereffekt berücksichtigt werden.

Man hat erkannt, dass nahezu alle Galaxien aus unserer Sicht rotverschoben und zwar je mehr, desto weiter sie bereits von uns entfernt sind. Dies liegt daran, dass unser Kosmos expandiert. Zur Erklärung der (beschleunigten) Expansion wird heute das Modell der dunklen Energie herangezogen. Allerdings ist unklar, was diese genau ist.

LG, KosmoFreak.

Antwort
von stey1954, 28

@midi1011,

Hi,

über Dunkle Energie, die der Gravitation entgegen wirkt, weiß ich persönlich  zu wenig. Aber es wird gemunkelt, daß dies aus dem Nichts entstandene "Zwillingspartikel" sind, die sich gleich selbst vernichten sollen???, die, wenn es weiter so geht, uns den Big Freez bescheren werden. 

(Nur Lichtwellen haben Doppler: Rot- und Blauveschiebung) und

(Nur Schallwellen haben Doppler: Schalleffekt).

DOPPLEREFFEKT:

Rotverschiebung in der Astronomie (LICHT) ist, vom Prinzip her, das Gleiche, wie Dopplereffekt in der Meteorologie, Akkustik (SCHALL), usw. dh. alles, was auf Dich zukommt, staut Wellen (Schall, Licht, ...) und durch diese "Quetschung" erhöht sich die Heufigkeit der, von Dir wahrgenommenen angekommenen Wellen. Bei Schall-Dopplereffekt wird der Ton höher, bei Licht-Dopplereffekt wird Licht bläulich. Umgekehrt genau so, wenn sich was von Dir schnell entfernt und Licht oder Schall aussendet, werden die Wellenberge und -täler auseinander gezogen um ansteigende Entfernung zu überwinden und  Du nimmst es, bei Schall als tieferen Ton und bei Licht als rötliches Licht wahr.  

Liebe Grüße  <(●_●)>  Pippa & Rozina 

Kommentar von Astroknoedel ,

Also der erste Absatz...ohne dir zu nahe treten zu wollen, der hat nicht besonders Sinn gemacht.

Vielleicht meintest du den "negativen Druck des Vakuums" oder so, aber die Sätze waren halt unligisch.

Kommentar von stey1954 ,

In dem Ganzen ist ja so wie so kaum was Logisches vorhanden. Ich sagte ja, daß ich mich zu wenig auskenne. Diese "Zwillingsteilchen" meinte ich auch so, wie ich es schrieb, hat aber ziemliche Ähnlichkeit mit der Hawking-Strahlung. Meinst Du nicht? 

PS: Näher erläutert wurden diese "Zwillingspartikel" leider nicht???!!! - deswegen dieses "munkeln". Schade!!!

Liebe Grüße Astroknoedel und alles Gute <(●_●)>  Pippa & Rozina

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