Warum bewegen sich Galaxien schneller weg, wenn sie entfernter sind?
Hallo Leute.
Es gilt ja bei der Expansion der Raums bei Galaxien:
Entfernung ~ Geschwindigkeit
Also umso weiter eine Galaxie entfernt ist, umso schneller bewegt sich sich von uns weg.
Aber warum?
7 Antworten
Hallo,
So wie ich das verstehe, war das Universum beim Urknall nicht homogen, sondern es gab dichtere Stellen. Und die gibt es auch heute noch, zum Beispiel die lokale Gruppe, in der wir uns befinden. Jetzt weißt du sicher, dass das Universum beschleunigt expandiert, dadurch bewegt sich alles scheinbar von uns weg. Was hier passiert ist nicht, dass eine Galaxie sich selbst bewegt, es entsteht Raum dazwischen. Je weiter weg jetzt eine Galaxie von uns ist, desto mehr Raum ist dazwischen und desto mehr Raum kann expandieren.
Ich hoffe, das hilft etwas (:
Alles Gute
Der Raum selber dehnt sich aus, überall. Je mehr zwischen Abstand zwischen den Galaxien um so mehr Raum der sich ausdehnen kann. Stell dir einen grosser werdenden Luftballon vor. Zwei gegenüber liegende Punkte entfernen sich schneller als zwei nebeneinander liegende.
Physik beantwortet nie die Frage eines „Warum?“, sondern nur die des „Wie?“.
Wie das geht: Hubble-Konstante. Das Universum expandiert mit 70km/s pro Megaparsec. Doppelt so hohe Entfernung = Doppelt so hohe Geschwindigkeit
Das Gummiband zeigt das eigentlich recht anschaulich
https://www.youtube.com/watch?v=wZdIImE-RY8
Darum wird die Expansion auch nicht mit einer festen Geschwindigkeit angegeben, sondern mit der...
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 1 in 2 eingesetzt), hat beim Urknall eine Polstelle und nimmt seitdem ab, wird aber nie null.
Kosmologischer Horizont
Man kann nun mit der Lichtgeschwindigkeit c einen Radius rH = c/H definieren, der Hubbleradius genannt wird. Für D = rH ist die Geschwindigkeit v(rH) = c, d.h. theoretisch entfernen sich Objekte in dieser Entfernung mit Lichtgeschwindigkeit von uns 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.
Dein Denkfehler ist, dass sich die Galaxien weg bewegen. Das machen sie aber nicht. Der Raum dazwischen dehnt sich aus.
Je weiter die Galaxie weg ist, desto mehr Raum dazwischen kann sich ausdehen.