Milchstraße ist fast so alt wie das Universum

[FirstBorg]

Es sind mindestens 13.8 - so alt ist das Universum schliesslich. Es gibt einen Thread hierzu, ich such ihn mal, da gabs eine Rechnung.

Ich würde sagen, das es höchstens 13.8 ist.
Denn nichts kann sich schneller als LG bewegen, auch keine Expansion des Universums
Daher wäre es falsch anzunehmen das es größer wäre, als es älter ist.



Wie kam man eigentlich auf die 13.8? Durch Hintergrundstrahlung und deren Rotverschiebung?

[Bynaus]

Wenn du diese Kuben hast, kannst du nicht einfach sagen, es gibt jetzt statt 27, unendlich viele Kuben.
Denn der Raum für die vorhanden Materie ist immernoch begrenzt.

Warum? Es könnte ja auch unendlich viel Materie geben. Wenn der Raum sich schnell genug ausdehnt, kann nur immer ein endlich grosser Teil der Materie miteinander interagieren. Wir sehen einfach nur einen Teil davon, jenen Teil, der im sichtbaren Universum liegt.

Allerdings kann man als Außenstehender, das Zentrum des Gesammtsystems finden.

Nein, denn es gibt (bei flacher Geometrie) kein Zentrum des Gesamtsystems. Du kannst dich irgendwohin stellen, es sieht IMMER und ÜBERALL gleich aus. Nur wenn der Raum gekrümmt ist, gibts einen bevorzugten Punkt, und da hast du recht, als "Aussenstehender" könntest du dann diesen bestimmen. Aber nur dann.

[Bynaus]

Ich würde sagen, das es höchstens 13.8 ist.
Denn nichts kann sich schneller als LG bewegen, auch keine Expansion des Universums

Doch doch. Nimm zwei Galaxien, sagen wir, sie bewegen sich (was extrem überrissen ist, aber es geht schneller so ) mit 0.1 c auseinander - und zwar NICHT aufgrund ihrer Eigenbewegung, sondern weil sich der Raum dazwischen ausdehnt (wäre es die Eigenbewegung, müsste man relativistisch rechnen, und es käme immer eine Geschwindigkeit kleiner als c heraus). Dann nimmst du die erste Galaxie und die übernächste, die bewegen sich bereits mit 0.2 c auseinander. Dann die überübernächste, 0.3, usw. Nach zehn Galaxien hast du 1 c erreicht - diese Galaxien können nicht mehr gesehen werden - der RAND des SICHTBAREN Universums ist erreicht. Dieses sichtbare Universum hat einen Radius von 13.8 Milliarden Lichtjahren. Was dahinter ist, sehen wir nicht - niemals.

Auf die 13.8 kam man Aufgrund von Daten des Orbital-Teleskops WMAP, das die Hintergrundstrahlung kartiert hat. Darin liessen sich Fluktuationen aus der Anfangszeit des Universums ablesen, was einen Rückschluss auf 1. das Alter des Universums und 2. das Verhältnis von normaler zu dunkler Materie erlaubt.

[FirstBorg]

Unendliche Materie gibt es nicht.
Es gibt nichts Unendliches im Universum.
Das kann es gar nicht geben, und ich kanns dank Ex1 sogar begründen

Unendliche Masse, würde unendliche Energie bedeuten.
Der Energieerhaltungssatz besagt, das Energie nur transformiert werden kann. Energie kann nicht verschwinden, und nicht aus dem Nichts kommen.
Wenn es nun unendliche Energie gäbe, dann könnte auch Energie ins Nichts verschwinden ohne das es gegen den Satz verstößt.

[FirstBorg]

Doch doch. Nimm zwei Galaxien, sagen wir, sie bewegen sich (was extrem überrissen ist, aber es geht schneller so ) mit 0.1 c auseinander - und zwar NICHT aufgrund ihrer Eigenbewegung, sondern weil sich der Raum dazwischen ausdehnt (wäre es die Eigenbewegung, müsste man relativistisch rechnen, und es käme immer eine Geschwindigkeit kleiner als c heraus). Dann nimmst du die erste Galaxie und die übernächste, die bewegen sich bereits mit 0.2 c auseinander. Dann die überübernächste, 0.3, usw. Nach zehn Galaxien hast du 1 c erreicht - diese Galaxien können nicht mehr gesehen werden - der RAND des SICHTBAREN Universums ist erreicht. Dieses sichtbare Universum hat einen Radius von 13.8 Milliarden Lichtjahren. Was dahinter ist, sehen wir nicht - niemals.

Auf die 13.8 kam man Aufgrund von Daten des Orbital-Teleskops WMAP, das die Hintergrundstrahlung kartiert hat. Darin liessen sich Fluktuationen aus der Anfangszeit des Universums ablesen, was einen Rückschluss auf 1. das Alter des Universums und 2. das Verhältnis von normaler zu dunkler Materie erlaubt.

Selbst diese Addition würde maximal bis c gehen, da alle addierten Geschwindigkeiten maximal C betragen.


Aber mir kam eben noch ein Gedanke.
Undwar, wenn sich der Raum an sich auch ausdehnt, dürfte man das ja nicht merken, da wir uns ja dann selbst ausdehnen würden, und auch alles womit wir Entfernungen Messen.
Uns dürfte dann nichts auffallen.

[Bynaus]

Unendliche Materie gibt es nicht. Es gibt nichts Unendliches im Universum.

Das weisst du? Woher?

Unendliche Masse, würde unendliche Energie bedeuten.

Jep.

Der Energieerhaltungssatz besagt, das Energie nur transformiert werden kann. Energie kann nicht verschwinden, und nicht aus dem Nichts kommen.

Auch da hast du recht. Aber...
...wie ist denn all die Materie / Energie irgendwann ÜBERHAUPT entstanden? Am Anfang des Universums galt der Energiesatz offenbar nicht (es sei denn, die Materie bestand schon vor dem Urknall, was der gegenwärtigen Theorie wiederspricht), sonst gäb es heute noch keine Materie. Wenn man es sich so überlegt, ist es sogar ziemlich unsinnig, warum eine begrenzte Menge Materie entstehen sollte - weshalb gerade diese Menge? Dies würde darauf schliessen lassen, dass es entweder eine Art Mulitversum gibt, dessen Naturgesetze die Entstehung der Materiemengen in den einzelnen Universen regeln - oder es ist halt einfach unendlich viel Materie entstanden...

Wenn es nun unendliche Energie gäbe, dann könnte auch Energie ins Nichts verschwinden ohne das es gegen den Satz verstößt.

Nein. Warum auch? Weil es danach immer noch unendlich viel Energie gäbe? Aber wenn Energie gar nicht verschwinden KANN? Und wie gesagt: es ist niemals unendlich viel Mateire miteinander im Kontakt - immer nur ein Teilbereich daraus.

[Bynaus]

Selbst diese Addition würde maximal bis c gehen, da alle addierten Geschwindigkeiten maximal C betragen.

Nein, warum? Bei der Relativitätstheorie geht es um RELATIV-Geschwindigkeiten, also um Bewegung durch den Raum. Wenn sich der Raum ausdehnt, und die Materie darin davon quasi "mitgetrieben" wird, bewegt sich nichts durch den Raum. Die erreichbaren Geschwindigkeiten sind beliebig. (Dies ist übrigens auch der Grund, warum Warpantriebe grundsätzlich denkbar sind: denn auch hier bewegt sich das Schiff nicht durch den Raum sondern bewegt sich durch die Verzerrung des Raums)

Aber mir kam eben noch ein Gedanke. Undwar, wenn sich der Raum an sich auch ausdehnt, dürfte man das ja nicht merken, da wir uns ja dann selbst ausdehnen würden, und auch alles womit wir Entfernungen Messen. Uns dürfte dann nichts auffallen.

Doch, es fällt auf - 1. gibts eine Dopplerverschiebung des Lichts durch die sich mit zunehmender Entfernung immer schneller entfernenden Galaxien ("Redshift" bzw. "Rotverschiebung"), daraus lässt sich die Expansion messen, 2. gibt seine Winkelveränderung (denk dich nochmals ins Kubusmodell ein) zwischen Galaxien, die sich entfernen und 3. ist es ja bloss der Raum an sich, der sich ausdehnt - Materie bleibt dabei gleich dicht und damit auch die Massstäbe gleich lang.

PS: Sieh dir unbedingt die Seite an, die ich im Kuben-Post verlinkt habe. Dort ist alles sehr knapp und anschaulich erklärt.

[FirstBorg]

Das weiss ich nicht, aber ich gehe davon aus, da ich noch nie von etwas unendlichem gehört hab. Unendlichkeit gibts nur in der Mathematik, nicht in der Physik

Naja, und wie die Materie entstanden ist weiss man nicht.
Man geht ja zwar davon aus, das alle Materie im Universum in einer Singularität komprimiert war, bis es zum Urknall kam, aber wo dieses herkam, weiss man nicht.
Es gibt ja auch die Theorie, das das Universum im Big Crunch wieder implodieren wird, und es dann wieder zum Urknall kommt. Selbst wenn das stimmt, kann man nicht klären wo die Materie her kommt.

Es ist mit einem intelligenten Charakter eines Computerspiels zu vergleichen. So eine Figur wird niemals über die Grenzen des Spiels hinausgehen können, es sei denn, jemand ausserhalb des Spieles sagt es.
Ich denke, das ist mit unserem Universum genau so.
Wir sind nunmal an die Naturgesetze dieses Universums gebunden, und können nicht über unser Universum hinausblicken. Sei es räumlich, oder Zeitlich.
Unsere einzige Chance zu erfahren was vor unserem Universum war, und was dahinter ist (ausgehend davon das das Universum der Raum an sich ist), wäre eine Lebensform die Außerhalb dieses Universums existieren kann, und auch beliebig herein und heraus kann.
Diese Lebensform könnte uns sagen wo die Materie herkommt, und wie sie entstand.


zum zweiten Post: wir sollten aufhören zwei hintereinander zu schreiben
Beim ersten hast du Recht, hab nicht dran gedacht.

Aber beim zweiten, würde ich nicht sagen das sich nur der Raum ausdehnt, Materie aber nicht.
Denn Materie ist im Raum, und wenn sich dieser ausdehnt, macht es die Materie automatisch auch.
Ich stelle mir das vor, als ob man rote Farbe (Materie) in ein Glas Wasser(Raum) gibt.
Wenn man das Glas nun ausdehnt, dehnt sich die Farbe auch aus, da ihre Grundlage, das Wasser sich ausdehnt.
Mir fällt grad kein anschaulicheres Beispiel ein.

[Bynaus]

Das weiss ich nicht, aber ich gehe davon aus, da ich noch nie von etwas unendlichem gehört hab. Unendlichkeit gibts nur in der Mathematik, nicht in der Physik

Naja, es gibt schon z.T. Unendlichkeiten, etwa eine Singularität, in der unendliche Gravitation im Zentrum herrscht. Wobei ich dir aus rein ästhetischen Gründen zustimme - mir sind Unendlichkeiten auch nicht geheuer. Aber rein theoretisch spricht nichts dagegen, dass unser Universum unendlich viel Materie enthält. Bloss ästhetisch...

Naja, und wie die Materie entstanden ist weiss man nicht.
Man geht ja zwar davon aus, das alle Materie im Universum in einer Singularität komprimiert war, bis es zum Urknall kam, aber wo dieses herkam, weiss man nicht.
Es gibt ja auch die Theorie, das das Universum im Big Crunch wieder implodieren wird, und es dann wieder zum Urknall kommt. Selbst wenn das stimmt, kann man nicht klären wo die Materie her kommt.

Ja, da stimme ich dir zu. Allerdings ist der Big Crunch seit der entdeckung der Beschleunigten Expansion etwas aus der Mode gekommen...

Diese Lebensform könnte uns sagen wo die Materie herkommt, und wie sie entstand.

Ja, wer weiss? Die Frage ist, ob sie dann überhaupt in unser Universum hinein könnte...

Aber beim zweiten, würde ich nicht sagen das sich nur der Raum ausdehnt, Materie aber nicht.
Denn Materie ist im Raum, und wenn sich dieser ausdehnt, macht es die Materie automatisch auch.
Ich stelle mir das vor, als ob man rote Farbe (Materie) in ein Glas Wasser(Raum) gibt.
Wenn man das Glas nun ausdehnt, dehnt sich die Farbe auch aus, da ihre Grundlage, das Wasser sich ausdehnt.
Mir fällt grad kein anschaulicheres Beispiel ein.

Gut - aber überleg mal, von welchen Grössenordnungen wir sprechen. Formal hast du natürlich recht - die Atome in (z.B.) einem Massstab werden von der Expansion des Universums zwar schon auch langsam auseinander gezogen: Aber: Bei einer Ausdehnungsrate von 70 km/s pro Megaparsec (=3'260'000 Lichtjahre) (was IIRC die Expansionsrate des Universums ist) kommst du auf eine Expansionsrate von 0.00000000000000214 m/s pro Meter. Und das macht kaum was aus. Die lokalen Kräfte (Adhäsion, interatomare Kräfte, ja sogar Gravitation) sind viel viel stärker - sie halten die Materie zusammen.

PS: Ich hau mich jetzt aufs Ohr... eventuelle Antwort folgt morgen.

[FirstBorg]

M/s pro meter?
meter pro sekunde pro meter?
Bis auf eines wüsste ich jetzt nicht was ich gegen deine aussagen zu sagen hab... klingt alles plausibel, bis auf eben eines.
Keine Singularität hat eine unendliche Gravitation. Denn dann würde sich diese Gravitation bis hieher ausdehnen.
Die Reichweite der Gravitation ist zwar quadratisch fallend, aber wenn die Gravitation unendlich ist, müsste auch die Reichweite unendlich sein. Und sowas würden wir merken

ICh leg mich auch aufs Ohr.. muss in 7 kurzen Stunden aufstehen

[Bynaus]

Ja, Meter pro Sekunde pro Meter. Das liegt daran, dass die Ausdehnungsgeschwindigkeit mit zunehmender Entfernung zuzunehmen scheint. Wenn du einen Massstab von 1 m Länge betrachtest, dann bewegen sich dessen Enden mit 0.00000000000000214 m/s auseinander. Wenn du einen mit zwei Meter länge betachtest, bewegen sich dessen Enden bereits mit 0.00000000000000428 m/s auseinander, usw.

Bei der Gravitation kommt es eben darauf an, was man damit meint: Ich meine die Gravitationsbeschleunigung. (auf der Erde = 9.81 m/s) Die Gravitationsbeschleunigung rechnet sich ja G * M / R^2, wobei G die Gravitationskonstante, M die Masse und R die Entfernung zum Massenzentrum ist. Wenn du R beliebig klein machst, wird G * M beliebig gross - in der Mitte der Singularität, wo R = 0 ist, herrsch foglich eine unendliche Gravitationsbeschleunigung.
Aber wie (in einem anderen Thread schon einmal) gesagt, ich halte es für zweifelhaft, dass es solche Singularitäten auch wirklich existieren - die Unschärferelation sollte eine Singularität verunmöglichen, denn der Ort der Masse in der Singularität wäre somit unendlich genau bekannt - sie müsste einen unendlichen Impuls haben. (es sei denn, ich mache da irgend eine quantenmechanische Fehlüberlegung)

[Spocky]

Na ja, man kann auch auf einer Oberfläche einen Mittelpunkt bestimmen. Siehe Pole auf der Erde. Male einen Punkt auf einen Luftballon und puste ihn auf. Der Punkt sollte natürlcih ungefähr in der Mitte sein. Was passiert? Der Punkt wächst. Genauso ist es mit dem Zentrum des Universums. Das könnte man belegen, indem man die Abstände der Galaxien misst. Dort wo sie immer näher zusammenkommen, könnte das Zentrum sein, was sich natürlich auch ausdehnt. Die Massekonzentrationen müssten dort auch höher sein. Wenn man unseren Galaxiestandort, zum Mittelpunkt, in Zusammenhang mit den entferntesten Galaxien, von uns aus gesehen, setzt, dann könnte man den tatsächlichen Außenradius bestimmen. Egal ob Kugel, oder nur gekrümmte Oberfläche.

Ein Pol ist kein Mittelpunkt. Drehe die Erdkugel ein wenig und der Pol entfernt sich von der Mitte.
Die Erdoberfläche hat weder Anfang, noch Ende, also kann sie auch gar keinen Mittelpunkt haben. Übrigens gibt es auf der Erde ja 2 Pole. Welcher von beiden ist jetzt genau der Mittelpunkt?
Merkst du was?

[Skymarshal]

Hä? Zwei gegenüberliegende Punkte (ob Pol oder nicht) auf einer Kugel, nenen wir sie A und B, sind immer durch beliebig viele, gleich lange Strecken verbunden! Jeder Punkt! Wenn die Erde nicht rotieren würde, könntest du nicht sagen, wo der Pol liegt (mal angenommen, es gäbe kein Eis, aber du weisst, was ich meine). Nicht jede homogene Oberfläche hat einen Mittelpunkt! Du kannst das ganze auch nochmals um eine Dimension verkleinern: Such mal die Mitte einer Kreislinie (innerhalb der Kreislinie!) - die lässt sich nicht finden.

Welche Kreislinie? Du kannst einfach in einen Kreis eine Mitte einzeichnen. Und im Kreis gibt es nur eine Mitte.......ich meinte als eine Art weiche Scheibe die nach aussen leicht gekrümmt ist.

Nein, hier machst du einen Denkfehler - es gibt keine inneren Galaxien. Alle breiten sich mit derselben Geschwindigkeit aus. Von JEDER Galaxie aus sieht es so aus, als würden die entfernteren Galaxien immer schneller entschwinden... Sieh dir dazu die folgende "Skizze" an: (x steht für eine Galaxie (x1 für unsere), - für den Raum dazwischen)

X : Urknall
xxx1x : Erste Galaxien
x-x-x1-x : Universum expandiert
x--x--x1--x
x---x---x1---x
x----x----x1----x
x-----x-----x1-----x usw.

Von x1 entfernt sich die Galaxie ganz links mit zwei Einheiten pro Zeitschritt, während die anderen beiden sich mit einer Einheit pro Zeitrschitt entfernen. Je ferner, desto schneller die Geschwindigkeit. Von der Galaxie ganz links aus entfernt sich die zweite mit einer Einheit pro Zeitrschritt, unsere mit zwei Einheiten pro Zeitschritt und die äusserste mit drei Einheiten pro Zeitrschitt. Von jeder Galaxie aus sieht es so aus, als würden alle von ihr flüchten - dies kann nur mit einer Expansion des Raumes erklärt werden. Die Expansion ist immer und überall gleich - es gibt kein Zentrum. Der Raum expandiert als Ganzes.

Ja, aber deine Grafik "widerspricht" meiner Meinung nach den Dopplereffekt. Du brauchst ja nur von einen Fixpunkt(Sagen wir unsere Galaxie) in eine Richtung die Geschwindigkeiten von immer weiteren Galaxien messen, dann stellst du fest das sich ihre Geschwindigkeiten steigern. Das würde bedeuten das die Raumexpansion eben nicht überall gleich ist.

Vielleicht habe ich das immer noch nicht richtig verstanden. Oder kann es mir nicht vorstellen. Habe hier nochmal 2 Links zur Veranschaulichung der Verteilungen. Die Seite ist übrigends sehr gut und umfangreich.

Verteilung der Galaxien im Rotverschiebungsraum

3D Verteilung

Es wohl doch ein wenig komplizierter. Galaxienhaufen und dunkle Materie spielen doch ein sehr große Rolle was die Strukturen angeht. Auch wenn der Raum scheinbar immer schneller expandiert und im ganzen homogen erscheint.

"In einem grossem internationalen Projekt messen wir zur Zeit die Entfernungen und die Rotverschiebungen von ca. 700 Galaxien in zwei Superhaufen außerhalb unseres lokales Superhaufen, mit Entfernungen zwischen 100 und 300 Mpc. Wenn wir neue "große Attraktoren'' finden, hätten die kosmologische Modellen der großräumigen Struktur erhebliche Probleme! Diese sagen vorher, daß Massenkonzentrationen so hoch wie der große Attraktor relativ selten sind und nur mit einer 5% Wahrscheinlichkeit im Universum zu beobachten sein sollten. Ein zweites großer Attraktor wäre eine riesige Überraschung. " - Quelle : USM München


@Spocky:Wieso entfernt sich der Pol von der Mitte? Dann müsste die Erdachse ja "eiern". Außerdem sollte das nur ein geometrisches Beispiel sein. Ich hätte gleich eine Kreisfläche nehmen sollen. Stell dir einen Pfannkuchen vor der auf einen Ball gelegt wird. Und mache auf dieses Pfannkuchen in der Mitte eine Punkt. Wo ist das Problem?

Das Problem ist eigentlich viel mehr das der Raum überall gleich expandiert. Zumindest für mich.

[Bynaus]

Ja, aber deine Grafik "widerspricht" meiner Meinung nach den Dopplereffekt. Du brauchst ja nur von einen Fixpunkt(Sagen wir unsere Galaxie) in eine Richtung die Geschwindigkeiten von immer weiteren Galaxien messen, dann stellst du fest das sich ihre Geschwindigkeiten steigern. Das würde bedeuten das die Raumexpansion eben nicht überall gleich ist.

Eben nicht. Ich erweitere das Beispiel, damit du besser siehst, was ich meine: (Zahlen = Galaxien)

X Urknall
123456789
1-2-3-4-5-6-7-8-9
1--2--3--4--5--6--7--8--9
1---2---3---4---5---6---7---8---9
1----2----3----4----5----6----7----8----9

So, jetzt stell dir mal vor, du bist in der Galaxie 5 und beobachtest die anderen Galaxien. Du schreibst dir auf, wie wie Galaxien sich von dir entfernen (bzw., wieviele "Raumstriche" zwischen dir und der Galaxie liegen).

1: 4 - pro Schritt
2: 3 - pro Schritt
3: 2 - pro Schritt
4: 1 - pro Schritt
5: bleibt wo sie ist (da bist du ja)
6: 1 - pro Schritt
7: 2 - pro Schritt
8: 3 - pro Schritt
9: 4 - pro Schritt

Du siehst also, obwohl sich der Raum überall mit derselben Geschwindigkeit ausdehnt, scheinen die weiter entfernten Galaxien sich schneller zu entfernen (Geschwindigkeit 4 - pro Schritt, im Vergleich mit der Geschwindigkeit 1 - pro Schritt für die nahen Galaxien). Du könnstest also erst mal daraus folgern, dass du im Zentrum bist, und alle von dir flüchten.

Nun verpflanze ich dich in die Galaxie 3. Wiederum machst du das selbe: du misst die Geschwindigkeiten der einzelnen Galaxien:

1: 2 - pro Schritt
2: 1 - pro Schritt
3: (steht still)
4: 1 - pro Schritt
5: 2 - pro Schritt (das entspricht den 2 - pro Schritt, die du schon in der Galaxie 5 gemessen hattest)
6: 3 - pro Schritt
7: 4 - pro Schritt
Die Galaxien 8 und 9 sind noch schneller.

Auch hier wieder könntest du beobachten, dass die Galaxien schneller werden, je weiter sie entfernt sind. Auch hier könntest du nun schliessen, dass du im Zentrum der Expansion sitzt - da du aber vorher in der Galaxie 5 warst, weisst du, dass nicht beides stimmen kannst - und erkennst die gleichmässige Raumexpansion als einzige Erklärung...

Von einer Kreisfläche ist der Mittelpunkt kein Problem. Von einer Kugeloberfläche aber schon: Denn es geht darum, einen Mittelpunkt INNERHALB (nicht räumlich innerhalb, sondern in dem Sinne, dass der Punkt selbst Teil der Oberfläche ist) der Figur zu finden: bei der Kugeloberfläche ist das unmöglich. Ebenso bei der Kreislinie, wo INNERHALB eben bedeutet, AUF der Kreislinie.

[Skymarshal]

Ja, jetzt habe ich deine Erklärung gut verstanden. Ärgert mich aber trotzdem......

Aber mal ne andere Frage: Die Expansion steigt ja auch ingesamt. Dann wird die Raumexpansion höher. Aber auch die Geschwindigkeiten der Galaxien die sich mit den Raum aus denen. Die entferntesten Objekte, also Quasare sollen bereits 1/3 der Lichtgeschwindigkeit haben. Was ist wenn sie diese erreichen?

Entstehen dann neue Singularitäten? Neue Multiversen? Die müssten auch überall enstehen weil ja die Expansion überall gleich ist oder nicht?

Vielleicht nur nicht da, wo starke Gravitationsquellen wie Supercluster, der Raumausdehnung entgegenwirken. Also verzerrte Strukturen.