Dehnt sich unser Heimat-Galaxiehaufen aus, wie der Rest des Universums?

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9 Antworten

Hallo rosepetals,

eine Menge Fragen auf einmal, ich versuche mich einmal durchzuarbeiten...

Bedeutet das, die Lokale Gruppe selbst dehnt sich nicht aus?

Ein gutes Gefühl für die "Schnelligkeit" der Ausdehnung des Universums gibt der Hubble Parameter:

74 km/s Mpc

Was bedeutet dieser Wert? Dass pro Sekunde zwischen zwei Endpunkten, die ein Megaparsec auseinander liegen etwa 74 km neue Raumzeit entstehen. Zwei Punkte im Abstand von 1 Megaparsec liegen eine Sekunde später also 1 Megaparsec und 74 km auseinander, wenn sie sich selbst relativ zueinander nicht bewegen. Dieser Zuwachs erfolgt allein durch die Raumausdehnung.

Dazu addiert oder subtrahiert sich natürlich jetzt noch eine eventuelle Eigenbewegung der Objekte.

Du kannst Dir das vielleicht gut vorstellen anhand dieser langen Laufbänder auf Flughäfen. Bleibst Du am Rand vor so einem Laufband stehen, ein Freund tritt darauf, wird er sich mit einer bestimmten Rate entfernen. Diese wird kleiner, wenn er anfängt, auf Dich zuzugehen. Rennt er sogar auf Dich zu, kann er Dich trotz des laufenden Bandes wieder erreichen.

Ein Megaparsec ist riesig: 3,26 Millionen Lichtjahre. Die Andromeda-Galaxie ist rund 2,5 Millionen Lichtjafre von uns weg. sie ist unser größter Nachbar in der Lokalen Gruppe. Sie bewegt sich aufgrund der Raumausdehnung also weniger als 74 km im Jahr von uns weg.... und gleichzeitig aber wegen der Schwerkraftanziehung auf uns zu. Beides addiert sich und in der Summe kommt die Andromeda sogar auf uns zu - langsamer halt, als wenn es die Raumauadehnung nicht gäbe, aber netto bewegt sie sich auf uns zu.

Weiter entfernte Objekte der Lokalen Gruppe oder des Superhaufens, zu dem wir gehören, entfernen sich netto wieder von uns. Wir können unsere Eigenbewegung aber gut ablesen, weil in die Richtung, in der sich die Milchstraße bewegt, die Rotverschiebungen kleiner sind, als in andere Richtungen in derselben Entfernung.

Ungefähr klar?

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Oder wo dann verbergen sich die Probleme, dass wir von unserem Sonnensystem aus keine anderen Planeten erreichen?

Das hat damit gar nichts zu tun. Alle entdeckten Exoplaneten sind innerhalb der Milchstraße und hier sogar in relativer Nähe der Sonne. Wir reden von Entfernungen, die zwischen einigen Dutzend bis einigen hundert Lichtjahren liegen. Das Problem ist, dass die Entfernungen dennoch einfach zu groß sind. Das All ist unvorstellbar groß.

Rechnet man mit realistisch erreichbaren Geschwindigkeiten, wäre ein sogenanntes "Generationenraumschiff" schnell mal 200 000 Jahre zu einem Exoplaneten unterwegs... Josef Gaßner erklärt es hier sehr anschaulich am Ende dieses auch vorher schon tollen Vortrages zum Thema:

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Die Dunkle Materie verteilt sich nicht ganz so, wie Du es beschreibst. Auch hierzu gibt es einen sehr guten Vortrag von Josef Gaßner:

Ist zwar nicht so spektakulär wie eine schöne bunte Doku gemacht, dafür aber auf hohem Niveau und zuverlässig fundiert, nicht spekulativ.

Einen sehr guten Text hat der Astrophysiker Florian Freistetter mal geschrieben. Wenn Du die 7 Teile gelesen hast, weißt Du auch schon sehr viel zum Thema.

https://www.goodreads.com/author_blog_posts/4426260-dunkle-welten-alles-ber-dunkle-materie-die-komplette-serie

Grüße

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Du musst unterscheiden zwischen

  • der Expansion des Raumes (die überall gleich stark ist: Entfernungen, die etwa 3 Millionen Lichtjahre groß sind, vergrößeren sich jede Sekunde um etwa 74 km)
  • und der Verformung sich darin befindender einzelner Galaxien (die Abstände einzelner Sterne in einer Galaxie können sich deutlich schneller vergrößern oder verkleinern als der Raum sich ausdehnt; das liegt daran, weil die Sterne sich durch den Raum bewegen: Ihr Abstand zueinander würde nur dann allein durch die Rate der Raumexpansion bestimmt, wenn sie sich im Raum nicht bewegen würden).

Ein anschaulicher Vergleich dazu:

Wenn du den Raum mit der Oberfläche eines Luftballons vergleichst und an zwei dort aufgemalte schwarze Punkte denkst, so würde deren Abstand sich vergrößeren, wenn man den Luftballon weiter aufbläst. Das entspricht der Raumexpansion.

Wenn du dir statt der beiden schwarzen Punkte jetzt aber Ameisen vorstellst, die sich relativ zueinander bewegen, so kann es gut sein, dass deren Abstand sich sogar verkleinert auch dann noch, wenn der Luftballon aufgeblasen wird: Sie könnten sich ja zueinander hin bewegen wollen.

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Kommentar von rosepetals
17.07.2016, 21:19

So etwas habe ich selbst vor ein paar Tagen in Hawkings "Der große Entwurf" gelesen. Danke für die verständliche Darstellung!

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Kommentar von grtgrt
23.07.2016, 11:15

Sehr schön fand sich all das auch mal in Wikipedia erklärt:

"Das Universum dehnt sich seit seiner Entstehung in sich selbst aus. Aufgrund heute noch nicht verstandener Ursachen entsteht überall gleichmäßig neuer Raum, was dazu führt, dass sich jede Galaxie von jeder anderen entfernt.Konstant bleiben jedoch Größe und Dichte von kosmologischen Objekten wie Galaxien, Sternen und Planeten, weil die Gravitation diese Ausdehnung kompensieren kann. So verändern sich Größe und Dichte von Galaxien nicht, weil ihre Bestandteile stärker als die entgegengerichtete Raumausdehnung zum gemeinsamen Schwerpunkt gezogen werden. So kommt auch in dem Raum, den die Erde einnimmt, ständig eine sehr geringe, durch die Hubble-Konstante bezeichnete „Menge“ neuen Raumes hinzu, die aber so gering ist, dass sie durch die Schwerkraft sofort kompensiert wird und sich die Dichte der Erde nicht verändert. Sollte sich die „Entstehung von neuem Raum“ jedoch beschleunigen, wird sie „spürbar“. Dabei werden zunächst galaktische Strukturen ausgedünnt oder „auseinandergerissen“, weil sie aus großen Massen bestehen, die sich nicht mehr schnell genug zum Mittelpunkt bewegen können.

Bei noch stärkerer Beschleunigung der Raumausdehnung sind auch Sternsysteme und einzelne Objekte betroffen. Ihre Masse bleibt konstant, aber die Dichte und Temperatur sinkt. Kommt es schließlich zu einem explosionsartigen Ansteigen der Raumausdehnung, werden auch Planeten oder massive Körper betroffen, weil ihre (teilchengetragenen) Bindekräfte zu schwach werden, um den Ausdünnungseffekt aufhalten zu können. Übersteigt die Ausdehnungsgeschwindigkeit die quantenphysikalischen Fähigkeiten von Teilchen innerhalb der Atome, zerfallen auch diese in ihre Bestandteile bzw. in kleine, neu entstehende Strukturen. Kommt schließlich mehr Raum pro Zeiteinheit hinzu, als durch lichtschnelle Teilchen in dieser Zeiteinheit durchquert werden kann, verlieren auch masselose Teilchen ihre Fähigkeit, mit anderen Teilchen in Wechselwirkung treten zu können. In diesem Fall würden auch supermassive Objekte wie Neutronensterne oder schwarze Löcher an Volumen zunehmen, an Dichte verlieren und in ihre Bestandteile „vereinzelt“. Man geht in diesem Fall von der Bildung neuer Teilchen aus, die unter diesen Bedingungen die kleinsten noch existenzfähigen Strukturen darstellen und selbst nicht mehr aus kleineren Strukturen kombiniert sind. Im Endresultat steht ein sehr eigenartiges, zeitloses Universum, in dem jedes dieser Teilchen für sich allein existiert und keinen Kontakt mehr zu anderen Teilchen bekommen kann. Dieses hypothetische Szenarium hängt von vielen, derzeit unbekannten Faktoren ab, würde aber zu einer grundlegenden Strukturänderung führen, die sich auch auf die physikalischen Grundkräfte erstreckt und das Universum prinzipiell unbewohnbar macht.

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Wie du schon schreibst, die lokale Gruppe selbst wird durch die Gravitation zusammengehalten. 

Oder wo dann verbergen sich die Probleme, dass wir von unserem Sonnensystem aus keine anderen Planeten erreichen?

Da bringst du etwas durcheinander. Es wäre theoretisch durchaus möglich, andere Planeten ausserhalb unseres Sonnensystems zu erreichen. Sogar andere Galaxien ausserhalb unserer lokalen Gruppe denn die Ausdehnung des Universums geschieht vergleichsweise langsam. Das sind Geschwindigkeiten die auch mit Raumfahrtzeugen erreicht und überholt werden könnten. Das Problem ist eher ein technisches. Die Raumfahrttechnologie ist noch nicht so weit, Raumfahrtzeuge innerhalb einer einigermassen vernünftigen Zeit auf einen relevanten Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. Trotzdem wäre es im Bereich des Möglichen, eine unbemannte Sonne zum Beispiel zum nächsten Stern Proxima Centauri, der über 4 Lichtjahre entfernt ist zu schicken. Wenn man die Sonde auf ca. 10% der Lichtgeschwindigkeit beschleunigen würde bräuchte man 40 Jahre um die Strecke zurückzulegen. Noch mehr wenn man die Beschleunigungsphase mit einberechnet. 

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Kommentar von NutzlosAlpha
16.07.2016, 13:20

Wobei noch hinzuzufügen wäre, dass nicht die gesamte lokale Gruppe von der Gravitation zusammengehalten wird, auch wenn dies auf den Großteil zutrifft.

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Nein, abgesehen von der Gravitation hält die Dunkle Materie die Galaxien in ihrer Form. Das wie ist noch nicht erforscht.
Bekannt ist, dass es Filamente gibt, die wiederum in iher Gesamtheit alle Galaxien einander verbindet.

Unsere Nachbargalaxie bewegt sich nicht von der Milchtstarße weg, Andromeda bewegt sich auf die Michstraße zu.
In etwa 5 Milliarden Jahren wird hier einiges los sein.

Der Mond entfernt sich von der Erde, in ein paar Millionen Jahren wird er verschwunden sein.

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Kommentar von rosepetals
17.07.2016, 21:18

"Der Mond entfernt sich von der Erde, in ein paar Millionen Jahren wird er verschwunden sein." Das stimmt jedoch nicht. Wie die Erde sich der Sonne annähert, nähert sich der Mond der Erde (wird von der Gravitation angezogen). 

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Die Ausdehnung des Universums wird soweit ich weis unter "Dunkle Energie" zusammengefasst. Quasi eine unbekannte Kraft welche anscheinend dafür sorgt, das das Universum sich auseinander dehnt.

Oder wo dann verbergen sich die Probleme, dass wir von unserem Sonnensystem aus keine anderen Planeten erreichen?

Ich schätze die Entfernung, welche glaube ich 4 Lichtjahre beträgt, zusammen mit der Kosmischen Strahlung machen es sehr schwer, dort hinzureisen.

Und mit Sonden ist es eben auch sehr schwer, da bei der Entfernung es schwer ist mit Signalen die Erde zu erreichen.

Die 'unbelebten Stellen' sind dunkle Matierie*.

Ich vermute es ist falsch von dem einem auf das andere schließen zu können.

Zum Thema Dokus: Allgemein kann ich dir Alpha Centauri mit Harald Lesch empfehlen. Ansonsten würde ich mal auf YT nach "Dark Matter" suchen.

Empfehlen zum Thema Haufen/Superhaufen:

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wo dann verbergen sich die Probleme, dass wir von unserem Sonnensystem aus keine anderen Planeten erreichen?

Das Universum ist verdammt groß. Unsere Galaxie ist verdammt groß. Selbst unser Sonnensystem ist verdammt groß.

Leider haben wir keinen Antrieb, mit dem wir so richtig schnell werden könnten, um diese riesigen Distanzen in einer vernünftigen Zeit zu überbrücken. Alleine um zu dem nächsten Planeten (Venus) zu kommen, benötigen wir mit unserer schnellsten Rakete etliche Monate. Und der ist nur ein paar Lichtsekunden entfernt. Der nächste bekannte Planet ausserhalb unseres Sonnensystem ist hingegen etliche Lichtjahre entfernt. 

Die 'unbelebten Stellen' sind dunkle Matierie*.

Dunkle Materie befindet sich nicht irgendwo, sondern genau dort, wo wir Materie sehen. Die Schwerkraft der dunklen Materie (die einzige, derzeit  bekannte Eigenschaft) wirkt nämlich mit der der sichtbaren Materie zusammen. Zur Zeit gibt es die These, es gäbe unterschiedliche Teilchen der dunklen Materie. Die eine Sorte liege kugelförmig zu unserer Galaxie, die andere als flache Scheibe in der Fläche. Das würde erklären, warum die inneren Sterne der Milchstrasse genauso schnell um das Zentrum rotieren, wie die äußeren.

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Nein, die lokale Gruppe selbst dehnt sich nicht aus, im Gegenteil, aber dazu gleich nochwas. Innerhalb der lokalen Gruppe dominiert die Schwerkraft der Galaxien gegenüber der expansiven Kraft des Universums. Daher kann auch die lokale Gruppe existieren und fliegt nicht auseinander. Allerdings dominieren die großen und massereichen Galaxien in der lokalen Gruppe das Geschehen, also vorallem die Andromedagalaxie und die Milchstraße, in geringerem Maße auch noch der Dreiecksnebel. Diese Galaxien ziehen sich gegenseitig an und auch noch die kleineren Galaxien. Früher oder später verschmelzen diese Galaxien miteinander (zunächst Andromeda und Milchstraße) und bilden letztlich eine Megagalaxie. Die lokale Gruppe wird damit nach vielen Milliarden Jahren nur noch aus einer Megagalaxie bestehen und die Ausdehnung dieser Galaxie ist dann geringer als die Ausdehnung der heutigen lokalen Gruppe. Das Gleiche passiert auch in anderen Galaxiehaufen. Die Megagalaxien der einstigen Galaxiehaufen sind dann aber zu weit entfernt um sich gravitativ beeinflussen zu können (wegen der stetigen Ausdehnung des Raumes), sie trifften immer weiter auseinander. Jede dieser Megagalaxien hat irgendwann mal ihren Brennstoff (Wasserstoff) verbraucht und es entstehen keine neuen Sterne mehr, alte brennen aus oder explodieren. Aus den schweren Elementen können keine neuen Sterne entstehen, dazu braucht es Wasserstoff. Fazit: Die Galaxien lösen sich in ganz ganz ferner Zukunft quasi selbst auf.


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Der Raumfahrt sind durch den technischen Entwicklungsstand Grenzen gesetzt. Die Expansion des Universums spielt dabei keine Rolle. 

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Ein schwarzes Loch ist vorerst Endstation und alle anderen Annahmen, wie etwa Hawking-Strahlung, sind rein  hypothetisch.

Letztlich werden sich die ganzen schwarzen Löcher gravitativ zu einem noch viel größeren Überloch verbinden, bis eine gewisse kritische Masse überschritten wird, und dann beginnt ein neues Kalpa.

https://de.wikipedia.org/wiki/Kalpa_(Mythologie)

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Kommentar von Sei1234
16.07.2016, 12:05

An welcher wissenschaftlichen Studie die anerkannt ist machst du das fest?

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Kommentar von Astroknoedel2
16.07.2016, 15:13

Lieber achimhausg,

wenn du dich für Mythologie interessierst, dann beantworte bitte Fragen dazu, aber in einer wissenschaftlichen Frage hat das nichts zu suchen und könnte für den Fragesteller etwas verwirrend sein.

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