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Alter des Universums?

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  • Alter des Universums?

    Hallo.
    Diese Frage brennt mir unter den Fingernägeln und ich hoffe, dass mir jemand dazu eine Antwort liefern kann.

    1.
    In der Wikipedia wird das Alter des Universums mit ca. 13,7 Milliarden Jahren angegeben. Jetzt sagte mir aber ein Kollege, er hätte von einem Quasar mit der Bezeichnung PKS2000-330 gelesen, der ca. 5.500 Mpc (also ca. 17,9 Milliarden Lichtjahre) von uns entfernt sei. Also bräuchte das Licht knapp 4 Milliarden Jahre länger zu uns, als das Universum alt ist ???
    Wie ist das möglich?

    2.
    Die Größe des Universums wird (ebenfalls in der Wikipedia) mit einem ungefähren Durchmesser von 96 Milliarden Lichtjahren angegeben. Bedeutet dies (wiederum bezogen auf das Alter von 13,7 Milliarden Jahren), dass das Univerum sich Überlichtschnell ausgedehnt hat?

    In der Hoffnung auf eine Erklärung...

    Rhiannon
    HOFFNUNG ist alles!

  • #2
    Das Universum hat sich in der Inflationsphase überlichtschnell ausgedehnt, das stimmt. Allerdings ist es sehr schwierig, den wahren Durchmesser des Universums abzuschätzen - es ist ja keine "3D-Kugel", die raumzentrisch expandiert (sonst müsste man winkelabhängige Variationen in der Expansionsgeschwindigkeit finden). Wenn schon, expandiert das Universum wie eine 4D-Hyperkugel, das heisst, gleichmässig nach allen Richtungen und für jeden beliebigen Beobachter. Den Radius einer solchen Hyperkugel kann man über die "Krümmung" der Kugel"oberfläche" (in diesem Fall der Raum) bestimmen. Diese Krümmung ist sehr, sehr gering - geringer als die Messgenauigkeit - deshalb kann man nur eine Mindestgrösse für das Universum angeben: Demnach hat die Hyperkugel einen minimalen Durchmesser von 78 Milliarden Lichtjahren (entsprechend der grössten Krümmung, die gerade nicht mehr gemessen werden kann) - es könnten aber genausogut 400 Milliarden, 600000 Milliarden, etc. sein. Auch ein unendlich grosses Universum ist prinzipiell denkbar.

    Was den Quasar angeht, das ist etwas komplizierter (ich habe allerdings auch Angaben gesehen, die den Quasar bei 13 Milliarden Lichtjahren Entfernung setzen...). Das Problem ist, welche Distanz meint man damit? Die Distanz, die die Galaxie heute hat? Jene, die sie hatte, zum Zeitpunkt, als das Licht ausgestrahlt wurde? Die Strecke, welche das Licht seither zurück gelegt hat?

    Siehe z.B. hier: http://www.atlasoftheuniverse.com/redshift.html

    Der Quasar, den du erwähnt hast, hat eine Rotverschiebung von 3.78. Schau mal auf dem Diagramm unten auf der verlinkten Seite, was dies bedeutet:

    - Zum Zeitpunkt, als das Licht des Quasars, das wir jetzt sehen, ausgestrahlt wurde, war er ungefähr 5 Milliarden Lichtjahre entfernt (DA, hellblau). Aufgrund der Expansion des Universums hat das Licht aber rund 12 Milliarden Jahre gebraucht, um uns zu erreichen (DT, grün). Der Quasar befindet sich heute rund 23 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt (DC, violett). Würde man seine Entfernung alleine aufgrund der Helligkeit bestimmen, käme man auf etwa 50 Milliarden Lichtjahre (scheinbare Entfernung, da das Licht durch die Expansion an Energie verliert, DL, gelb).
    Zuletzt geändert von Bynaus; 06.07.2006, 12:44.
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    • #3
      Wow Bynaus!

      Was studierst du / hast du studiert?
      Es gibt zwei Regeln für Erfolg:

      1.) Teile nicht dein ganzes Wissen
      2.)

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      • #4
        Das muß man nicht unbedingt studieren. Die Dinge, von denen er da redet, gehören eigentlich zum Einmaleins der Wissenschaft. Viel lesen reicht schon aus, aber ich glaube, bei Bynaus kommt noch ein gutes physikalisches und mathematisches Verständis hinzu (an andere Threads denk), was mir leider abgeht. Aber vielleicht studiert er ja doch.

        Drei Dinge:
        - Sind Alter der Größe des Universums nicht noch unbekannt bzw. werden nicht ständig neue Erkenntnisse geliefert? Ich hab bspw. eine Zahl von 16 Milliarden Jakren im Kopf.
        - Ist die Inflation nicht eine von mehreren Ideen, um das frühe Universum zu erklären (eine, die mir nicht behagt)?
        - Licht verliert Energie durch die Expansion?

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        • #5
          @Kompensator: Ich studiere Erdwissenschaften, aber ich interessiere mich einfach schon seit sehr langer Zeit für Astronomie.

          - Sind Alter der Größe des Universums nicht noch unbekannt bzw. werden nicht ständig neue Erkenntnisse geliefert? Ich hab bspw. eine Zahl von 16 Milliarden Jakren im Kopf.
          Sie waren es bis etwa 2003 (IIRC), als die WMAP-Raumsonde den Mikrowellenhintergrund des Universums fertig vermessen hatte: Demnach ist das Universum 13.7 Milliarden Jahre alt und enthält rund 4% "normale Materie", 23% "dunkle Materie", der Rest ist "dunkle Energie", und es gibt definitiv nicht genügend Materie, um das Universum in sich selbst zurückstürzen zu lassen (das könnte es vermutlich immer noch aus anderen Gründen, wohlgemerkt).

          - Ist die Inflation nicht eine von mehreren Ideen, um das frühe Universum zu erklären (eine, die mir nicht behagt)?
          Es braucht die Inflation im heutigen Urknallmodell, ohne sie kann man die Materieverteilung sowie die verteilung der "primordialen" Isotope (Wasserstoff, Helium, Lithium) nach dem Urknall nicht erklären. Es gibt mehrere Arten von Urknallmodellen, aber irgend eine Form von Inflation muss darin vorkommen.

          - Licht verliert Energie durch die Expansion?
          Ja, denn wenn der Raum expandiert, während das Licht ihn durchquert, wird es gestreckt (sinnbildlich) - das führt zu grösseren Wellenlängen und kleineren Amplituden - es verliert an Energie (die Energieerhaltung wird nicht verletzt, das Licht hält jetzt nämlich auch "länger an" - z.B. dauern Supernovae in weit entfernten Galaxien immer deutlich länger als "normal").
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          • #6
            1. Ach ja, da war doch was mit einer Sonde und der Hintergrundstrahlung. Muß mich unbedingt wieder besser informieren.

            2. Es gibt doch noch die Idee von einer variablen Lichtgeschwindigkeit (die im frühen Universum viel größer gewesen sein könnte). Hab da mal ein Buch drüber gelesen, laut dem auch der Kopf hinter der Inflation und einige andere namhaften Gestalten mittlerweile von der Inflation abrücken. War ganz interessant, aber wahrscheinlich habe ich wieder verpasst, das sich diese Idee wieder zerstreut hat.

            3. Klingt logisch - nur redet man nicht häufig über diesen Effekt nehme ich an.

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            • #7
              Zu 2.) Ich will nichts ausschliessen, variable Naturkonstanten eingeschlossen (wenn, dann kann sich die Lichtgeschwindigkeit aber nicht drastisch (um Grössenordnungen) geändert haben. Ich gebe nur wieder, was meiner Meinung nach der Stand der Dinge ist. Das letzte Wort in Sachen Kosmologie ist noch lange nicht gesprochen.
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              • #8
                Sicher sicher, sehe ich genauso.
                Bin nur kein Freund der Inflation. Die wirkt auf mich so, als hätte man sie sich mühsam herbei konstruiert, weil niemand eine bessere Idee hatte - was ja auch ein wenig zutrifft soweit ich weiß. Die Idee einer variablen Lichtgeschwindigkeit ist eleganter und löst zudem Probleme, an denen die Inflation scheitert. Die Idee sagt mir eher zu. Aber Kosmologie ist auch keine Wunschkonzert, siehe Einsteins kosmologische Konstante. Gehört auch nicht hier hin, eine Diskussion zu dem Thema. Aber ich werde mich mal einlesen und eine Diskussion zu dem Thema starten.

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                • #9
                  Gibt es nicht auch die Möglichkeit, dass sich der Raum selbst ausgedehnt hat? Dann braucht man keine variable Lichtgeschwindigkeit, da die zu durchquerende Strecke wesentlich geringer war
                  "Bright, shiny futures are overrated anyway" - Lee Adama, Scar
                  "
                  Throughout history the nexus between man and machine has spun some of the most dramatic, compelling and entertaining fiction." - The Hybrid, The Passage

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                  • #10
                    Gibt es nicht auch die Möglichkeit, dass sich der Raum selbst ausgedehnt hat?
                    Das ist die Idee der Inflation. Der Raum hat sich sehr schnell aufgebläht, sehr viel schneller als mit Lichtgeschwindigkeit.
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                    • #11
                      Ich meine den Raum als Dimension selbst. Nicht die Materie darin.

                      Die Materie würde sich dann soweit ich das verstehe nicht FTL bewegen. Zumindest nicht für einen Beobachter im selben Bezugssystem
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                      • #12
                        Die Materie würde sich dann soweit ich das verstehe nicht FTL bewegen. Zumindest nicht für einen Beobachter im selben Bezugssystem
                        Die Materie wird mit dem Raum mitgerissen - relativ zum lokalen Raum bewegt sie sich dabei aber kaum. Relativ zu anderer Materie, die sich soeben noch gleich daneben befand, bewegt sie sich aber schon mit FTL.
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                        • #13
                          Das ist doch eigentlich keine echte Geschwindigkeit im physikalischen Sinne.

                          Der Fehler wird ja gerne gemacht, das man sagt, das sich alles im Universum voneinander bewegt, obwohl sie eigenlich nur der Raum zwischen Objekten vergößert. Punkte auf einem Luftballon, den man aufbläst, bewegen sich ja auch nicht auf der Oberfläche das Ballons - lediglich der Raum zwischen den Punkten wird größer. Ich hoffe, ich kriege jetzt alles richtig zusammen, aber wird aber einer gewissen Distanz zwischen zwei Objekten nicht scheinbar die Lichtgeschwindigkeit überschritten?

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                          • #14
                            Ich hoffe, ich kriege jetzt alles richtig zusammen, aber wird aber einer gewissen Distanz zwischen zwei Objekten nicht scheinbar die Lichtgeschwindigkeit überschritten?
                            Ja das stimmt schon (bloss ist dann das nicht mehr beobachtbar). Und ja, dieses "FTL" ist keine "Geschwindigkeit" im physikalischen Sinn, genau, wie du es beschrieben hast.
                            Planeten.ch - Acht und mehr Planeten (neu wieder aktiv!)
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                            • #15
                              Zitat von Bynaus
                              Ja das stimmt schon (bloss ist dann das nicht mehr beobachtbar). Und ja, dieses "FTL" ist keine "Geschwindigkeit" im physikalischen Sinn, genau, wie du es beschrieben hast.
                              Theoretisch müssten doch dann die Galaxien "verschwinden", wenn sie die Grenze dieser scheinbaren Überlichtgeschwindigkeit überschreiten - davon abgesehen, dass es viele Mrd. JAhre dauern würde, bis der Effekt beim Beobachter ankommt...
                              Für meine Königin, die so reich wäre, wenn es sie nicht gäbe ;)
                              endars Katze sagt: “nur geradeaus” Rover Over
                              Klickt für Bananen!
                              Der süßeste Mensch der Welt terra.planeten.ch

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