wie langdauert es bis Lichtgeschwindigkeit das ende vom Universum Trift?
das Universum ist 4.6 Milliarden licht Jahre weit und licht ist zweiundzwanzig tausend neunhundert neunundneunzig sieben hundert zweiundneunzig tausend vier hundert fünfen achtzig km pro Sekunde
also wie lang dauert es in der stunde ?
6 Antworten
das Universum ist 4.6 Milliarden licht Jahre weit
nein. Der Partikelhorizont ist 46 Mrd LJ entfernt, aber hinterm Horizont gehts weiter, und unser Licht von heute kommt dort nie an. Dazu versteht man besser 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.
Partikelhorizont.
Wo aber sind die fernsten Objekte, die wir jetzt schon sehen, wirklich? Als ihr Licht ausgesandt wurde, dh kurz nachdem das Universum transparent wurde, waren sie nur einige Mio LJ entfernt. Während ihr Licht im Raum zu uns unterwegs war, bewegte sich dieser Raum aber mit der Expansionsgeschwindigkeit von uns weg und verlängerte die Reisezeit des Lichtes (und seine Wellenlänge), bis das Licht schließlich hier ankam; inzwischen haben sich die damals aussendenden Objekte bis zum sog. Partikelhorizont entfernt (ca 46 Mrd LJ), also weit hinter dem Kosmologischen Horizont.
Von Sekunde auf Stunde umrechnen kannst du doch sicher.
Und wenn das Universum 4,6 Milliarden Lichtjahre weit wäre (was es nicht ist), würde das Licht auch so lange brauchen. Denn Lichtjahre ist ja die Entfernung, die das Licht in einem Jahr zurücklegt.
Es gibt kein Ende des Universums, was du meinst ist die Sichtgrenze des beobachtbaren Universums (Partikelhorizont / Beobachtungshorizont), diese liegt übrigens bei 46 Milliarden Lichtjahre (nicht 4,6) als Radius von uns aus gesehen. Aber es ist nur eine Sichtgrenze, ähnlich wie der Horizont der Erdoberfläche, kommt man dort an, hat sich der Horizont nur quasi verschoben, so ist es auch im Universum. Jeder Punkt im Universum hat quasi seinen eigenen Partikelhorizont.
Deine Zahlen sind nicht ganz korrekt. Das Universum hat einen Durchmesser von ca 90 Milliarden Lichtjahren.
Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum beträgt knapp 300.000 km pro Sekunde.
Außerdem dehnt sich das Universum ständig aus.
Das Universum ist (glaube?) 13,7 Mrd. Jahre alt. Geschätzt wird, dass es 93 Mrd. Lichtjahre groß ist. Man geht aber davon aus, dass sich entfernte Galaxien (jetzt oder irgendwann?) mit über Lichtgeschwindigkeit weg bewegen. Unser Licht wird also "dort draußen" niemals ankommen.