Die offenen Fragen der Physik

[LuckyGuy]

@SkyMarshall:

Die Entfernung einer Galaxie anzugeben, ist aus verschiedenn Gründen sehr schwierig.

Der "damalige Zeitpunkt" (als das Licht abgestrahlt wurde) ist von daher sehr schwer anzugeben, weil sich der Raum, den das Licht durchqueren muss, um uns zu erreichem ja ständig ausdehnt.
Dadurch braucht zum Beispiel das Licht, das von einer zum Lichtabstrahlungszeitpunkt 7 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie ausgesandt wurde, sagen wir mal, 9 Milliarden Jahre, bis bei uns ankommt (Der Wert ist vollkommen unbestätigt, es geht nur um das Wirkungsprinzip).

Zum anderen bewegt sich die Galaxie nicht nur mit einer Eigengeschwindigkeit, sondern auch wegen der Raumausdehung von uns fort.

Daher ist es auch nicht unbedingt einfach zu sagen, wo sich die Galaxie den befindet, wenn das Licht uns erreicht...

[Skymarshal]

Ja ok, aber ich meinte es eigentlich anders.

Eine Lichtquelle müsste ja auch in die entgegengesetze Richtung Licht abstrahlen.

Wenn wir jetzt z.B. das Universum "anhalten" würden. Dann müsste doch das sichtbare Licht welche wir von ein Objekt eingefangen haben, bzw. der Weg, nur einen Halbmesser beschreiben.

Zur anderen Seite müsste sich ja in der selben Zeit auch Licht ausgebreitet haben und wir nur immer eine Seite vom Objekt sehen.

Nehmen wir mal als Beispiel ein Leuchtgeschoss aus einer Signalpistole. Wärend es Position X am Himmel einnimmt wird auch Licht abgestrahlt welches entgegensetzt von Beobachter Y emitiert wird. Beobachter Z(von mir aus im Flugzeug) müsste genauso Licht empfangen wie der am Boden.

Oder ist da irgendwo nen Denkfehler?

Das Universum ist auch etwas grösser als die Entfernung zum ältesten Licht, weil es sich in der Zeit, seit das Licht ausgestrahlt wurde, vergrössert hat.

Das verstehe ich eben nicht. Müsste es noch zusätzlich doppelt so groß sein?

[Bynaus]

Und möglicherweise befinden wir uns doch in sowas, wie in einem Zentrum, nämlich dann, wenn unser dreidimensionales (3 Raumdimensionen) Universum eine vierdimensionale Kugel beschreibt. In dem Fall gibt es kein Zentrum undähnlich wie auf der Oberfläche eines Balles kann man dann sagen, dass jeder Punkt die Mitte der Fläche darstellt.

Naja, aber trotzdem nicht mehr Zentrum als jeder andere beliebige Punkt im Universum. Die Hyperkugel müsste dann aber sehr gross sein (deutlich grösser als das sichtbare Universum), da die Geometrie des sichtbaren Universum nahezu (im Rahmen der Messbarkeit) euklidisch ist.

Das Universum ist auch etwas grösser als die Entfernung zum ältesten Licht, weil es sich in der Zeit, seit das Licht ausgestrahlt wurde, vergrössert hat.

[Spocky]

Man rechnet das ganze folgendermaßen aus:

Man kennt die Geschwindigkeiten, mit denen sich die sichtbaren Galaxien auseinanderbewegen. Daraus lässt sich errechnen, wann alle Materie in einem Punkt vereinigt war. Aus dem Alter lässt sich dann berechnen, wie weit wohl die äußersten Galaxien in der Zeit kommen konnten, bzw. man misst einfach die Entfernung.

Und möglicherweise befinden wir uns doch in sowas, wie in einem Zentrum, nämlich dann, wenn unser dreidimensionales (3 Raumdimensionen) Universum eine vierdimensionale Kugel beschreibt. In dem Fall gibt es kein Zentrum undähnlich wie auf der Oberfläche eines Balles kann man dann sagen, dass jeder Punkt die Mitte der Fläche darstellt.

[Skymarshal]

Ich meine ja dass das Alter und Größe eben 2 paar verschiedene Schuhe sind.


Und Licht wird ja z.B von einer Sonne in 360 Grad emitiert.

[FirstBorg]

Naja...
Man weiss ja ungefähr wie alt das Universum ist.
Man weiss ja auch wie alt das älteste Licht ist das wir sehen....
Und daraus weiss man hatl wie groß das sichtbare ist.
Es sagt ja keiner das dahinter nichts ist, wir sehen es nur nicht
Wenn wir davon ausgehen das das älteste Licht 15 mrd Jahre alt ist, dann ist es bis zu uns ja auch 15 mrd Lichtjahre gereist.
Daraus folgt dann, das dieser Teil des Universums aus dem es kommt rund 1.4 x 10^23 Km weit weg ist.

[Skymarshal]

Wie kann man eigentlich die Größe des Universums bestimmen?

Wir befinden uns ja nicht im Mittelpunkt....

Und Alter ist ja nicht = Größe?!?


Wenn wir von hier aus eine Galaxie in 13 Milliarden Jahren Entfernung sehen so muß sich das Licht zur anderen Seite ja auch so weit ausgebreitet haben oder?

[Bynaus]

@EREIGNISHORIZONT: Entschuldige, deine Fragen waren irgendwie untergegangen...

Die Dunkle Materie ist wichtig für das Verständnis des Kosmos. Nur dank ihr kann man zum Beispiel das Verhalten von Galaxien in Galaxienhaufen verstehen, das heisst, ohne DM wären ihre Bewegungen nicht erklärbar.

Die Frage ist dann nur, geschah dieses vor 15 Milliarden Jahren, oder eben vor nicht ganz so langer (Un)zeit...

Naja, also die Quasare waren schon nicht gerade vor 15 Milliarden Jahren... (zumal das Universum nur 13.7 Milliarden Jahre alt ist...)

Ich habe mal gelesen, wenn die Andromeda sich eines Tages mit der Galaxis vereint, dan würden wieder riesige Gasmengen im Zentrum der neuen, vereinigten Galaxie sein, und ien riesiger Quasar wäre die Folge.

Das stimmt so nicht. Galaxienvereinigungen führen nicht zu Quasaren. Wie du ganz richtig schreibst, gibt es einige (sogar sehr viele) Galaxienvereinigungen zu beobachten.

Etwa hier:

http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap050912.html

Oder hier:

http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap041121.html

Oder hier:

http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap040612.html

Oder hier:

http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap031211.html

Oder hier:

http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap020411.html

In keinem dieser Galaxien-Merger entstehen Quasare. Die Bedingungen für die Entstehung von Quasaren sind heute einfach nicht mehr gegeben. Es gibt nicht mehr so viel Gas wie früher. Selbst bei einem Merger stehen bei weitem nicht mehr die Gasmengen zur Verfügung, die nötig wären, um einen Quasar zu befeuern.

http://en.wikipedia.org/wiki/Quasar

Interessant auch:

http://en.wikipedia.org/wiki/Active_galaxies

Im Prinzip weiss ich zuwenig über das Thema, um "Weisse Löcher" als Energiequelle der Quasare auszuschliessen. Ich sage nur, dass man beobachtet, dass der nächste Quasar, gemessen an seiner Rotverschiebung, 2.2 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt ist (über die Zuverlässigkeit der Rotverschiebung haben wir uns ja schon unterhalten), und dass es noch viele weitere Hinweise darauf gibt, dass ein Universum, das vor 13.7 Milliarden Jahren entstanden ist, die bessere Erklärung für die beobachteten Phänomene bietet als eines, das es schon immer gegeben hat.

[Skymarshal]

@EH: Das hatten wir z.B im anderen Thread "Großer Attraktor" behandelt. So kann man die Anordnungen von Materie eventuell ermitteln. ALso die "Klumpen" im sonst so leeren Raum. Wie groß und wie sie verteilt sind. Wie der Raum letztendlich gekrümmt ist usw. Vermute ich.

[EREIGNISHORIZONT]

Na zum Teil ist also meine vorher gestellte Frage beantwortet. Wenn auch mit vielen Umwegen.

Bynaus behauptet also, dass die Urknalltheorie mehr deutliche Anzwichen aufweist als z.B. die Steady State-Theorie.

Wollte noch mal den anderen Teil meiner Frage wiederholen.

Kann uns die Dunkle Materie helfen zu verstehen, wie das Universum aufgebaut ist und wenn ja, dann wie?

[LuckyGuy]

Was da leuchtet ist die Materie, die in sie hineinfällt und die durch den starken Gravitationsgradienten zu durchgewalgt wird, dass sie sich sehr stark erhitzt und zu Plasma wird.

Das ist eine mögliche Erklärung, ja. Weil man nach einer Erklärung für derartige Energiemengen auf so engem Raum gesucht hat. Vielleicht kann man ja auch nach anderen Erklärungen suchen...

Oder Quasare sind wirklich schwarze Löcher, aber sie leuchten so stark, weil noch viel junge Materie da ist, die hineinstürzen kann. Bei älteren Sternensystemen ist das Zentrum ja leergefegt.

Die Frage ist dann nur, geschah dieses vor 15 Milliarden Jahren, oder eben vor nicht ganz so langer (Un)zeit...

Die Frage ist aber überhaupt, ob ein schwarzes Loch Energiemengen im Quasarumfang emittiert.

Ich habe mal gelesen, wenn die Andromeda sich eines Tages mit der Galaxis vereint, dan würden wieder riesige Gasmengen im Zentrum der neuen, vereinigten Galaxie sein, und ien riesiger Quasar wäre die Folge.

Wenn das stimmt, dann müssten doch wohl ein paar Quasare im Umkreis von ein paar hundert Millionen Jahren zu orten sein.

Denn Galaxienvereinigungen sind so selten ja wohl nicht.

Wenn aber solche Quasare nicht in neu vereinigten Galaxien entstehen (und das tun sie ja ganz offensichtlich nicht), dann stellt sich die Frage, ob die bisherige Quasartheorie richtig sein kann.

Die "Quasarvoraussetzungen" wären jedenfalls da - Schwarzes Loch und Unmengen an "Futter".

[Spocky]

] Nach ihm sind Quasare so etwas wie die "weißen Löcher", die Du so schmerzlich vermisst gesucht hast.
Naja, wer suchet, der findet, nein, nein, kein Dank nötig.

Also weiße Löcher sind das nicht, ganz im Gegenteil. Das sind so ziemlich die größten schwarzen Löcher, die man kennt. Was da leuchtet ist die Materie, die in sie hineinfällt und die durch den starken Gravitationsgradienten zu durchgewalgt wird, dass sie sich sehr stark erhitzt und zu Plasma wird.

[Bynaus]

Meine Meinung von Urknall + Standardmodell ist nicht einfach "Müll oder Perle". "Urknall + Standardmodell" erklärt zumindest einen grossen Teil der Phänomene, die wir beobachten. Steady-State erklärt diese nicht, auch nicht die weiteren Fragen, die du gepostet hast. Also ist "Urknall + Standardmodell" (vorläufig?) noch immer Erklärungsmächtiger als jedes andere Modell. Früher oder später wird sich das vielleicht ändern, vielleicht nicht.

Alles, was ich letztlich sage ist: es gibt im Moment, trotz Unzulänglichkeiten, kein Modell, das die beobachteten Phänomene besser erklärt als "Standardmodell + Urknall". Deshalb müssen wir vorläufig damit vorlieb nehmen, aber gleichzeitig an vielen anderen Möglichkeiten arbeiten (was auch durchaus gemacht wird, siehe z.B. Ekpyrotisches Universum, "Heim-Universum" etc.).

[LuckyGuy]

Nö, weil meine 2% ja das Menschheitswissen betreffen, dieses aber beträgt wiederum nur 0,00000000000000015% des "nötigen" Wissens, also ist das völlig wurscht.

Nee, mal im Ernst, Du hat diesen Thread mit einer Menge Fragen zur Kosmologie eröffnet, ich habe die ersten zwei Drittel dieser Fragen in einem sinnvollen Zusammenhang zu erklären versucht.
Für sich selbst genommen ist diese Erklärung nachvollziehbar, leider werden dadurch alte Erklärungsansätze nichtig.

Du sagst: SteadyState ist Müll, weil dadurch Dinge wie Hintergrundstrahlung oder anderes nicht mehr erklärt werden können.

Möglich.

Aber warum sagst Du dann nicht konsequenter Weise auch, Standardmodell plus Urknall ist Müll, weil dadurch Dinge wie:

- Was geschah beim / vor dem Urknall?
- Gibt es wirklich 3 Raum- und eine Zeitdimension?
- Ist das Universum unendlich?
- Warum gibt es den Zeitpfeil, warum läuft alles immer in Richtung Zukunft?
- Wird das Universum bis in alle Ewigkeit existieren?
- Ist das Universum tatsächlich von der "Dunklen Energie" erfüllt?
- Was ist "Dunkle Materie"?
- Warum ist das Universum homogen, auf sehr grosse Distanzen gesehen?
- Warum sind Galaxien in Haufen konzentriert?
- Wann entstanden die ersten Sterne?

nicht erklärt werden können?

[Bynaus]

Aber gearde deshalb habe ich vielleicht einen Vorteil vor Bynaus: Sicher fehlen mir ca. 98% seines Fachwissens. Aber auf der anderen Seite bin ich nicht jahrelang indoktriniert, ich war nicht gezwungen, jahrelang gewisse Dogmen auf jeden Fall zu verinnerlichen, oder aber mein Studium schmeißen zu müssen.
Insofern habe ich den Luxus, den er nicht hat: Ich darf Ketzer und Härist sein. Und ich darf in Kategorien denken, die ihm nicht offen stehen. Ich darf mich z.B. einfach an der Ästhetik einer Theorie erfreuen.

Mein lieber Lucky Guy, glaub mir, so schlimm ist es nicht.
Mein Wissen über Kosmologie / Astronomie habe ich mir nicht über das Studium erworben - ich habe das Studium der Physik nach einem Jahr abgebrochen und habe zu den Erdwissenschaften gewechselt. Insofern wurde ich also nicht "indoktriniert"... Aber selbst wenn ich Physik studiert hätte - weshalb hätte ich da mein "Studium hinschmeissen müssen", wie du schreibst, selbst mal davon ausgehend, dass ich Steady-State für korrekt halten würde? Wie stellst du dir denn das vor? Der Professor steht vorne an der Tafel und sagt: "So, und jetzt nochmals alle miteinander..." (Alle "URKNALL, URKNALL, DU ALLEIN BIST WAHRHEIT. BRING UNS UNSERE ROTVERSCHIEBUNG, UND BEWAHRE UNS VOR STEADY-STATE..."
In einem Studium lernst du die Grundlagen kennen. Es stimmt schon, dass die Interpretation der Fakten oft gleich mitgeliefert wird, und wenn du bequem bist, brauchst du gar nicht mehr viel mehr darüber nachzudenken. Aber wenn man sich, gerade wie ich das tue, in Foren immer und immer wieder den Kritikern und Zweiflern aussetzt, dann weiss man mit der Zeit sehr gut, welche Ideen da sonst noch so rumschwirren, selbst wenn man selber keine produziert. Ich setze mich mit den meisten dieser Theorien auch mal ernsthaft auseinander, aber meistens findet sich recht schnell etwas, was das ganze schöne Theoriegebäude einstürzen lässt. Das war zumindest meine bisherige Erfahrung. Wie gesagt, ich kann dir natürlich auch nicht garantieren, dass das Urknallmodell wirklich korrekt ist - aber ich kann dir garantieren, dass ich bisher noch nichts gesehen hätte, was besser zu den Beobachtungen passen würde.

Die Grundlagen, die man in einem Studium lernt (und nicht deren Interpretation) erlauben es einem, einen Entscheid über solch letzlich komplexe Fragen wie "Urknall vs. Steady-State" zu treffen. Wenn dir eine Information fehlt, etwa jene der Entfernungsbestimmung durch Supernovae, bist du natürlich auch viel anfälliger gegenüber Scharlatanen und eingebildeten neuen Einsteins, die (unbewusst oder bewusst) darauf bauen, dass du nicht denselben Zugang zu Informationen, nicht dasselbe Wissen wie die Experten in diesem Gebiet hast.

EDIT:

Oder sie muss eben einiges bisher Unverstandenes besser erklären können, zur Not auch unter Aufgabe bisheriger "Erkenntisse".

Nicht "Oder" - "und". Die bisherigen Beobachtungen muss sie auch erklären können. Was sie aber nicht kann, z.B. Dunkle Materie als "Alte Materie"? Sternalter? Hintergrundstrahlung?

Urknall plus Standarmodell haben bisher ca. 70-100 Jahre Zeit gehabt, in den Millionen von Wissenschaftlern nichts anderes taten, als diese Modelle zu retten, ohne aber die fundamentalen Widersprüche jemals ausräumen zu können.

Ach komm, das glaubst du ja selber nicht. Diese Leute wissen schon, wovon sie reden. Und mit Sicherheit ist das letzte Wort in Sachen Kosmologie noch lange nicht gesprochen. Es geht nicht darum, ein "Modell" zu "retten", sondern darum, für eine Reihe von Beobachtungen eine passende Erklärung zu finden. Die Stossrichtung des Urknallmodells scheint ja richtig zu sein, reproduziert es doch die Hintergrundstrahlung, die Rotverschiebung mit der Entfernung, die Alter der Sterne, die Elementverteilung... Der Versuch, unsere Kenntnisse dieses Modells zu vertiefen, sind doch keine "Rettungsversuche" - es gibt nichts zu retten, denn wenn mal eine mögliche Alternative kommt (wie das Ekpyrotische Universum), dann ist man schon bereit, darauf zu wechseln - so lange das Modell durch Beobachtungen belegt werden kann.

Was die Entfernungsbestimmung mit Cepheiden angeht: es gibt, wie gesagt, auch noch viele andere, über kurze Strecken gültige "Standardkerzen". Man verlässt sich mit Sicherheit nicht nur auf einen einzigen Stern... http://de.wikipedia.org/wiki/Standardkerze

(Übrigens: selbst wenn: Die Entfernungsbestimmung durch "Triangulation" ist recht genau, wenige Prozent Fehler maximal. Das würde unsere Entfernungsbestimmung zu den nächsten Galaxien wiederum nur um maximal wenige Prozent falsch machen... Und damit auch die Grösse des Universums... Das killt keine Urknall-Theorie... )

Weswegen ich auch nie bestritten habe, dass das Universum expandiert... Ganz im Gegenteil, ich habe ja an einem sehr einfachen Modell vorgerechnet, wie ein Universum beschleunigt expandieren könnte. Ganz ohne esotherische Energie, nur dich einfach mathematische Regeln, die immer wieder angewandt werden - genau wie bei Fraktalen...

Tja, die Wissenschaftler müssen ja schon dumm sein, wenn sie nicht schon lange auf diese Idee gekommen sind... findest du nicht? Ich meine, mit 2% Fachwissen das ganze Universum erklärt, das ist doch schon mal was... macht dich sowas nicht skeptisch?