Wie schnell dehnt sich das Universum ungefähr in m/s^2 aus?
Es gibt Formeln im Internet, die besagen, dass sich das Universum mit ungefähr
ausdehnt. Aber wie schnell ist das eigentlich in
? Oder ist das anders zu verstehen?
5 Antworten
Das Universum breitet sich sowohl mit weniger als Lichtgeschwindigkeit als auch mit Überlichtgeschwindigkeit aus, das hängt von der Entfernung ab. Wichtig ist, dass man den Unterschied zwischen der Ausdehnung des Universums und einer normalen Geschwindigkeit versteht.
Eine normale Geschwindigkeit, wie die Lichtgeschwindigkeit, hat z.B. die Einheit m/s oder km/h (also immer Strecke/Zeit).
Die Ausdehnung des Universums wird von der Hubble-Konstante charakterisiert. Die Hubble-Konstante hat die Einheit km/(s*Mpc) (Mpc steht für Megaparsec, eine Entfernung die etwa 3,26 Millionen Lichtjahren entspricht), also Strecke pro Zeit UND Strecke.
Man kann beide Werte also nicht einfach vergleichen, weil sie in anderen Dimensionen angegeben werden.
Wenn d die Entfernung zwischen zwei Galaxien ist, H die Hubble-Konstante und v die Geschwindigkeit mit der die beiden Galaxien ihren Abstand vergrößern, dann gilt v=d*H. Die Geschwindigkeit hängt also nicht nur von der Expansionsrate des Universums (also H) sondern auch von der Entfernung (also d) ab.
Der aktuelle Wert der Hubble-Konstante liegt bei etwas weniger als 70km/(s*Mpc). D.h. zwei Galaxien, die 1 Mpc voneinander entfernt sind, bewegten sich mit 70km/s voneinander weg. Zwei Galaxien die 2 Mpc voneinander entfernt sind, bewegen sich mit 2*70=140km/s voneinander weg usw. Wenn man jetzt den Abstand immer weiter vergrößert, stellt man fest, dass bei einer Entfernung von ca. 4286Mpc (etwa 14 Milliarden Lichtjahre) v=Lichtgeschwindigkeit ist. Galaxien, die einen größeren Abstand haben bewegen sich mit Überlichtgeschwindigkeit voneinander weg, Galaxien die einen geringeren Abstand haben mit weniger als Lichtgeschwindigkeit.
Wichtig ist dabei, dass diese Überlichtgeschwindigkeit nicht der speziellen Relativitätstheorie widerspricht, da in der allgemeinen Relativitätstheorie Geschwindigkeiten nur noch lokal verglichen werden können. Man kann also sagen, es ist der Raum selbst der sich bewegt und nicht die Galaxien durch den Raum.
das ist äquivalent dazu zu fragen das körpergewicht in meter oder die außentemperatur in kg anzugeben. geht nicht.
Mpc ist ein längenmaß, ebenso wie km, demnach ist km/(s*Mpc) eine inverse zeiteinheit. also nein, das kann man nicht in m/s^2 angeben. wenn du willst kannst du es in Hertz angeben, dann wären es ca. 2.5*10^(-18) Hz (ist zwar korrekt allerdings ziemlich nutzlos. die angabe in km/(s*Mpc) ist wesentlich einfacher zu interpretieren).
Nach meinem Verständnis hat die Expansion weder eine Geschwindigkeit noch eine Beschleunigung, sondern eine Rate. Pro Sekunde vergrößert sich eine Strecke um einen bestimmten Anteil, was einem exponentiellen Wachstum entspricht.
So gesehen ist die Einheit /s schon richtig, wie auch ein Zinssatz 3%/Jahr diese Einheit hat, 0,03/Jahr.
Hab's geahnt, dass dieser Einwand kommt.
Ich wollte erst mal nur den Unterschied zwischen Rate, Geschwindigkeit und Beschleunigung aufzeigen - von Laie zu Laie.
Immerhin hast du "Expansionsrate" nicht verrissen.
m/s2 ist eine Beschleunigung und keine Geschwindigkeit. Die steigt zwar, aber wir kenne die Beschleunigung (noch) nicht!
Wie TJNewton sagt, ist es eigentliche eine Ausdehnungsrate (pro Sekunde), die im Bereich des Alters des Universums liegt, also ca. 1/13,7 Mrden Jahre (siehe rumar527)!
Der Wert des HubbleParameters ist genauso toll, wie nichtssagend! Wer kennt sich schon mit MegaParsec aus?!?
Nehmen wir den Mittelwert 71 km/s×Mpc
Umgerechnet sind das 21 cm/s für die Strecke von 1 Lichtjahr,
oder 6,87 km/Jahr für ein Lichtjahr!
In kosmischen Maßstäben ist das blitzwenig, da 1 Ly=9,46×1012 km, also 9'460'000'000'000'000 m sind, aber dadurch entfernen sich die entferntesten Sterne bereits mit Lichtgeschwindigkeit!
die Einheit in m und s wäre dann 1/s, nicht m/s^2 - die Längeneinheiten kürzen sich weg.
Dann mal schön rechnen: wieviel m sind 1 mpc? Wieviel m sind ein km? wieviel s hat 1 h?
das würde einem exponentiellen wachstum entsprechen wenn diese rate - der Hubble-parameter - zeitlich konstant wäre. ist er aber (noch) nicht. in der fernen zukunft des universums (und falls die dunkle energie wirklich korrekt durch die kosmologische konstante beschrieben wird) werden wir uns diesem grenzfall annähern wenn das universum irgendwann komplett durch dunkle energie dominiert ist. dann wird die expansion in der tat exponentiell sein.