Warum dehnt das Universum sich aus und verschnellert oder verlangsamt es sich?

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9 Antworten

Kuckst du hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Expansion\_des\_Universums

und da: https://de.wikipedia.org/wiki/Dunkle\_Energie

Beobachtung

Nachdem die Expansion des Universums durch die Beobachtung der Rotverschiebung der Galaxien als etabliert galt, wurden detailliertere Messungen durchgeführt, um die Geschwindigkeit der Expansion und ihre Veränderung über die Lebenszeit des Universums zu bestimmen. Traditionelle Modelle besagten, dass die Expansion aufgrund der Materie und der durch sie wirkenden Gravitationsanziehung verlangsamt wird; Messungen sollten diese Verlangsamung quantifizieren. Die Messungen, die im Wesentlichen auf Entfernungsbestimmungen weit entfernter Supernovae vom Typ Ia basierten, ergaben entgegen den Voraussagen, die sich aus den bis dahin gültigen Annahmen ableiten ließen, eine Zunahme der Expansionsgeschwindigkeit. Diese unerwartete Beobachtung wird seitdem auf eine unbestimmte „Dunkle Energie“ zurückgeführt. In den Modellen besteht das Universum zum gegenwärtigen Zeitpunkt, ca. 13,8 Milliarden Jahre nach dem Urknall, zu 68,3 % aus Dunkler Energie, 26,8 % aus Dunkler Materie und zu 4,9 % aus der sichtbaren, baryonischen Materie. In der Frühzeit des Universums, zum Zeitpunkt der Entkopplung der Materie von der Hintergrundstrahlung, war die Zusammensetzung noch wesentlich anders. Die Existenz einer Dunklen Energie könnte auch eine Erklärung für die Flachheit des Universums sein. Es ist bekannt, dass die normale Materie nicht ausreicht, um dem Universum eine flache, das heißt im Wesentlichen euklidische, Geometrie zu geben; sie stellt nur 2–5 % der notwendigen Masse. Aus Beobachtungen der gravitativen Anziehung zwischen den Galaxien ergibt sich aber, dass Dunkle Materie maximal 30 % der erforderlichen Materie sein kann. Dunkle Energie (aufgrund der einsteinschen Formel E = mc2 hat sie ein Masseäquivalent) würde die fehlende Masse gerade liefern. Dunkle Energie ist auch ein wichtiger Parameter in Modellen zur Strukturbildung im Universum.

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grtgrt 28.04.2016, 11:19

Die Frage allerdings, warum der Raum sich aufbläht - und das schon seit etwa 6 Milliarden Jahren auch noch mit ständig steigender Geschwindigkeit, weiß heute kein Physiker zu beantworten.

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Naja, du sprichst da ganz große Fragen ganz gelassen aus.

Mach dir mal klar, dass so vor ungefähr 50 Jahren (ganz bestimmt vor 100 Jahren) noch kaum ein Mensch auf die Idee kommen konnte, sich derartige Fragen überhaupt zu stellen. Im Bereich der Kosmologie sind zwar vorher ungeahnte Beobachtungen möglich geworden, und manches weiß man schon um vieles besser als damals, als z.B. ich zur Schule ging und von unserem Geographielehrer über die "Kant-Laplacesche Nebulartheorie" hörte. In der Sicht jenes Lehrers war jene Theorie

https://de.wikipedia.org/wiki/Kant-Laplace-Theorie

irgendwie "das höchste der Gefühle" in Bezug auf die astronomische Welterkenntnis !

In den Jahrzehnten danach habe ich mich intensiv (nicht voll- aber doch halbprofessionell) mit Astrophysik und Kosmologie beschäftigt. Über den heutigen Stand der Forschung bin ich mehr oder weniger informiert. Doch ist mir dabei sehr bewusst, dass wir uns da trotz aller Erkenntnisse der letzten Jahrzehnte noch auf sehr unsicherem Grund bewegen, wenn man Fragen der Art "warum dehnt sich das Universum aus ?" oder "wie wird das nach Milliarden von Jahren genau weitergehen ?" stellen will. Nach meiner Meinung sollten auch die Forscher, die in diesen Gebieten arbeiten, mit ihren Aussagen lieber etwas bescheiden bleiben, obwohl die Medien, die gerne über Spektakuläres berichten, sie stets zu publikumswirksamen Aussagen bewegen möchten, die auch pekuniär ausgewertet werden können ...  

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Energie existiert

  • einerseits im Vakuum,
  • andererseits in Form von Materie (gleich welcher Art, auch Strahlung ist Materie in diesem Sinne).

In Einsteins Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie gibt es einen Term, den man die kosmologische Konstante Λ nennt - ein schlechter Name, denn sie ist - mit letzter Genauigkeit betrachtet - ortsabhängig und zu verstehen als die Differenz V(x) - M(x), wo V(x) die Energiedichte im Vakuum und M(x) die Dichte der Materie um die Stelle x der Raumzeit herum bezeichnet. 

Der Raum um Stelle x herum expandiert, wo diese Differenz positiv ist, und er schrumpft, wo sie negativ ist.

Zudem gilt: Die Geometrie des Raumes um Stelle x herum ist umso mehr gekrümmt, je mehr Λ(x) von 0 verschieden ist.

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grtgrt 12.11.2016, 16:22

Gelegentlich liest man Aussagen wie die folgende:

We can measure the energy density of the vacuum through astronomical observations that determine the curvature of spacetime. All the measurements that have been done agree that the energy density is VERY CLOSE TO ZERO.



Vorsicht aber: Was hier - und leider sehr oft auch in guten Büchern - als "energy density of the vacuum" bezeichnet wird, ist Λ(x), nicht aber V(x).

Autoren, die unsere Sprache derart missbrauchen (und es ist leider die Mehrzahl aller Physiker), sprachen dann auch davon, dass das Vakuum positive oder negative Energiedichte haben könne. Hiermit aber verwirren sie nur ihre Leser und oft auch sich selbst. Der Ausdruck "negative Dichte" macht ja nun wirklich überhaupt keinen Sinn.

http://math.ucr.edu/home/baez/vacuum.html 

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grtgrt 12.11.2016, 20:46
@grtgrt

Immer wieder wird - nicht nur von Esoterikern, sondern auch in der Physik - zwischen sog. positiver und sog. negativer Energie unterschieden. 

In der Physik jedenfalls geschieht dies stets nur aufgrund einer Konvention, die dazu dienen soll, die möglichen Quellen von Energie nach zwei unterschiedliche Klassen zu unterscheiden. 

Energie an sich stellt einen Drang dar, der nach Veränderung strebt, und kann deswegen kein Vorzeichen haben (nur Kräfte haben Richtung).

Beispiele für solch irreführenden Wortgebrauchs nennt https://de.wikipedia.org/wiki/Negative\_Energie

Noch ein weiteres wird thematisiert im Kommentar https://www.gutefrage.net/frage/physik-idee-zur-universums-betrachtung#comment-140127756 .  

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Hallo,

nach relativ neuen Erkenntnisse nimmt die Ausdehnungsgeschwindigkeit des Universums zu. Die Zusammenhänge sind in verschiedenen, richtig guten Videos auf Youtube erklärt.

ich habe dir eines davon rein kopiert. Du solltest nicht versuchen auch nur eine Minute zu überspringen, denn dann verstehst du nichts mehr. ist mir so gegangen.

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Einfach ausgedrückt: Es gibt im Weltraum zwei konkurrierende Kräfte, die Gravitation und als entgegengesetzte Kraft die Expansion des Raumes, dedingt durch die dunkle Energie. Die expansive Kraft des Raumes überwiegt im Gegensatz zur Gravitation der gesamten Materie, daher dehnt sich der Raum aus. Die dunkle Energie wird als Hauptursache für die beschleunigte Ausdehnung angesehen, wobei man nicht weiß, ob die Ausdehnung sich immer weiter beschleunigen wird, denn der jetzige Zustand ist quasi nur eine Momentaufnahme. Der Urknall hat mit der dunklen Materie und dunklen Energie eigentlich nichts zu tun, da alle Materie und Energie erst mit dem Urknall entstand, genau wie Raum und Zeit. Die Ursache des Urknalls ist reine Spekulation.

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Auf die Frage nach dem Warum kann solange niemand antworten, solange das Wesen bzw. die Eigenschaften der dunklen Energie nicht klar sind. Der Begriff 'dunkle Energie' ist einfach nur die Aussage, daß man die Ursache für die seit mindestens 10 Jahren beobachtete beschleunigte Expansion nicht kennt.

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Einfach bei Youtube Universum, oder Urknall oder so was eingeben, da gibt's reihenweise tolle Filme über Kosmologie, schwarze Löcher, Supernovae, Rotverschiebung Relativitätstheorie, Higgsbosonen, beschleunigte Expansion des Universums, und alles andere auch.

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ich kann dir die frage nicht beantworten.
aber hast du dich schon mal gefragt, woher die Materie kam, die in dieser hohen dichte sich dann ausbreitete? Materie kann es ja nicht "ewig" geben. das würde ja wiederum heißen dass auch "zeit" ewig wäre. usw

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rumar 28.04.2016, 12:47

hallo Garfield0001

Ich weiß nicht, woher du wissen willst, dass es Materie oder Zeit nicht ewig geben könne. Eigentlich handelt es sich bei alledem gewissermaßen um mathematische Modelle, die der Beschreibung des Kosmos dienen sollen. Da möchte ich nur darauf hinweisen, dass es unter Umständen schwieriger sein könnte, endliche Modelle (etwa mit einem Anfang der Zeit) zu rechtfertigen als solche, in denen auch Unendlichkeiten selbstverständlich sind.

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Ich glaube kaum das sich Dr. Michio Kaku hier rumtreibt.

Aber ich finde deine Frage sehr toll! Versteh mich also bitte nicht falsch.

Ich denke einfach nur, wenn sie jemand beantworten kann, dann treibt derjenige sich nicht auf GF.net rum. :-)

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Startrails 29.04.2016, 16:10

Dr. Michio Kaku

Der Komiker - nachmittags redet er noch was von der Entstehung des Universums und abends/ nachts tritt er in eine Phase über wo er Aliens jagt ;-)

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