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Autor Thema: Expansion des Universums  (Gelesen 51245 mal)

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Re: Expansion des Universums
« Antwort #200 am: 15. Dezember 2012, 17:12:05 »
Das Universum expandiert. aber zeitlich nicht gleichförmig, zuerst sehr schnell, dann langsamer und seit die Dunkle Materie/Energie überwiegt inflationär (da gibt es weiter oben ein Diagramm, erinnert mich an eine Grabvase).
Die gegenwärtig beschleunigte Expansion wird eigentlich nicht als "inflationär" bezeichnet. Die vermutete inflationäre Phase des Universums fand (wenn die Theorie stimmt) einen winzigen Sekundenbruchteil nach dem Big Bang statt und dauerte auch nur einen winzigen Sekundenbruchteil.
Zitat
Je weiter wir in der Zeit zurückschauen und z.B. frühe Galaxien in 13.7 Mrd. LJ beobachten, sehen wir sie ja auch in einer frühen Phase der "Raumexpansion", der Raum ist schon da, wir könen die Galaxis ja sehen, aber wie messen wie die Geschwindigkeit, wie das Alter der Galaxie, die Hubble-Konstante müste doch eigentlich von der Expansionsgeschwindikeit des Universums abhängen und damit vom Alter der beobachteten  frühen Galaxien variieren?
Der Hubble-Parameter ist ein Maß für die Größenänderung des Universums. Die Hubble-"Konstante" Ho ist der gegenwärtige Wert dieses Parameters. Und ja, der Hubble-Parameter und damit die Hubble-Konstante hängt von der Expansionsgeschwindigkeit ab. Aber vor allem hängt er/sie vom Alter des Universums ab. Der Kehrwert 1/Ho gibt ja das Alter des Universums an. D.h. vor ca. 7 Milliarden Jahren war Ho doppelt so groß wie heute und in der Zukunft wird er/sie immer kleiner. Die gegenwärtig beschleunigte Expansion bremst dieses kleinerwerden.
Wenn man das Universumsalter oder die Entfernung einer Galaxie mithilfe von Ho ausrechnet nimmt man an dass sich die Objekte (Galaxien) mit gleichbleibender Geschwindigkeit voneinander entfernen. Stimmt zwar nicht ganz (und in Zukunft wohl immer weniger), aber grob kommt man damit gut hin. Ja, umso weiter ein Objekt entfernt ist, umso größer seine Geschwindigkeit. Es geht aber in diesem Fall um ein einzelnes Objekt zu verschiedenen Zeiten. Warum der Hubble-Parameter trotz gleichbleibender Geschwindigkeit immer kleiner wird habe ich mir so veranschaulicht: Er ist wie gesagt ein Maß für die Größenänderung. Wenn man eine Kugel mit gleichbleibender Geschwindigkeit aufbläht so ändert sich wenn sie noch sehr klein ist ihr Volumen im Zeitintervall t um einen großen Faktor. Umso größer die Kugel wird umso kleiner wird dieser Faktor pro Zeitintervall t.
Damit kann man die Geschwindigkeit einer Galaxie aus der Rotverschiebung z berechnen: v=c*z*lambda(o)/lambda
Aus Hubble: v=Ho*d berechnet man die Entfernung d, hat damit die Lichtlaufzeit und somit das Alter der Galaxie.
So, ich bin kein studierter Astronom und wer Anmerkungen oder Korrekturen hat darf diese gerne vorbringen. ;)

Gast-N

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Re: Expansion des Universums
« Antwort #201 am: 15. Dezember 2012, 18:10:02 »
Zitat
Das Universum expandiert. aber zeitlich nicht gleichförmig, zuerst sehr schnell, dann langsamer und seit die Dunkle Materie/Energie überwiegt inflationär

Seit 7 Mrd Jahren expandiert das Universum immer schneller, so das heute am Rande des Universum (Radius von 46 Mrd Jahren), die Galaxien mit einer dreifacher Lichtgeschwindigkeit sich bewegen.

Offline Majo2096

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Re: Expansion des Universums
« Antwort #202 am: 15. Dezember 2012, 18:19:44 »
Zitat
Das Universum expandiert. aber zeitlich nicht gleichförmig, zuerst sehr schnell, dann langsamer und seit die Dunkle Materie/Energie überwiegt inflationär

Seit 7 Mrd Jahren expandiert das Universum immer schneller, so das heute am Rande des Universum (Radius von 46 Mrd Jahren), die Galaxien mit einer dreifacher Lichtgeschwindigkeit sich bewegen.

Währe das nicht ein wiederspruch zur Einsteins Relativitätstehorie ?
Ich blicke hier grad nicht ganz durch  :-[

Offline Helix

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Re: Expansion des Universums
« Antwort #203 am: 15. Dezember 2012, 18:39:44 »
Unglückliche Formulierung.
Die Expansionsrate ist etwa 70 km/s je Megaparsec. Bei einer angenommenen Entfernung von 46 Milliarden Lichtjahren für den "Rand des Universums" - fall da bloß nicht runter!  ;) - ergibt sich eine Zunahme der Entfernung von knapp einer Million km/s. Diese "Zunahme der Entfernung" ist die Expansions des Raums, aber keine Geschwindigkeit.

Gast-N

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Re: Expansion des Universums
« Antwort #204 am: 15. Dezember 2012, 18:50:08 »
Zitat
Das Universum expandiert. aber zeitlich nicht gleichförmig, zuerst sehr schnell, dann langsamer und seit die Dunkle Materie/Energie überwiegt inflationär

Seit 7 Mrd Jahren expandiert das Universum immer schneller, so das heute am Rande des Universum (Radius von 46 Mrd Jahren), die Galaxien mit einer dreifacher Lichtgeschwindigkeit sich bewegen.

Währe das nicht ein wiederspruch zur Einsteins Relativitätstehorie ?
Ich blicke hier grad nicht ganz durch  :-[

Sehr ausführlich habe ich hier gepostet:

http://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?topic=1183.30

Offline Majo2096

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Re: Expansion des Universums
« Antwort #205 am: 15. Dezember 2012, 19:00:22 »
Danke für die Erklärung jetzt hab ich es verstanden.

Offline GG

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Re: Expansion des Universums
« Antwort #206 am: 15. Dezember 2012, 19:11:30 »
In der deutschen Wikipedia werden sogar 78 Milliarden Lichtjahre als Untergrenze für die gegenwärtige Größe des Universums angegeben. :-\

Online Schillrich

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Re: Expansion des Universums
« Antwort #207 am: 02. Juli 2018, 08:07:02 »
Guten Morgen,

ich denke gerade über die Hubble-Konstante nach. Bisher versucht man deren Wert ja aus den Beobachtungen der Galaxienbewegung/Spektren abzuleiten, mit dem Problem, wie man die Entfernungen zu den Objekten genau und sicher genug bestimmt.

Könnte man die Hubble-Konstante aus kosmolgischen Modellen bestimmen, könnte man das umgekehrte Problem elegant lösen: Anhand der genau gemessenen Spektren könnte man die Entfernungen der Objekte sehr genau bestimmen.

Gibt es Versuche die Kosmologische Konstante auf anderen Wegen aus den Modellen zu bestimmen?
\\   //    Grüße
 \\ ///    Daniel

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Offline Prodatron

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Re: Expansion des Universums
« Antwort #208 am: 02. Juli 2018, 10:27:12 »
Hallo Daniel,

die rotverschobenen Spektren von Galaxien müssen doch erst ab ca. 8 Mrd. Lichtjahre für die Entfernungsmessung herangezogen werden.
Vorher kann man Supernova 1A Explosionen (bis 8 Mrd. Lichtjahre) bzw. Cepheiden (bis 70 Mio. Lichtjahre) nutzen.
Da sich die Reichweiten der Messmethoden (Paralaxe -> Cepheiden -> Supernova 1A -> Rotverschiebung) jeweils überschneiden, kann man diese jeweils mit der näheren Methode kalibrieren (so jedenfalls mein Stand).
Wenn ich Dich richtig verstanden habe, dann zweifelst Du generell an der Genauigkeit der anderen Entfernungsmessmethoden und würdest lieber alles ausschließlich über die Rotverschiebung machen, dazu müßte man dann die Hubble-Konstante unabhängig ganz anders ermitteln?

Online Schillrich

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Re: Expansion des Universums
« Antwort #209 am: 02. Juli 2018, 10:39:20 »
Ich habe das nur als Gedankenspiel geübt. Wenn man die Konstante theoretisch ableiten und explizit bestimmen könnte, würde sich das Beobachtungproblem ja umdrehen und man bekäme ein mächtiges (und einfaches) Instrument zu Entfernungsmessung an die Hand.
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Offline Volker

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Re: Expansion des Universums
« Antwort #210 am: 02. Juli 2018, 11:12:55 »
Hallo,

Könnte man die Hubble-Konstante aus kosmolgischen Modellen bestimmen, könnte man das umgekehrte Problem elegant lösen: Anhand der genau gemessenen Spektren könnte man die Entfernungen der Objekte sehr genau bestimmen.

Gibt es Versuche die Kosmologische Konstante auf anderen Wegen aus den Modellen zu bestimmen?

Ein Ausweg bieten hier Gravitationswellen Messungen. Die Ereignisse, die jetzt mit Ligo/Virgo gemessen werden, erlauben die Leuchtkraftentfernung der Quelle direkt zu messen. Wenn man dann die Rotverschiebung der Quelle misst, kann man den Hubbleparameter (das ist ja im Grunde keine Konstante, der Name ist ein bisschen unglücklich) direkt bestimmen. Wenn LISA eines Tages messen wird, hoffen wir das auf sehr viel groessere Entfernungen anwenden zu koennen (obwohl die Verschmelzung von supermassiven schwarzen Löchern zwar Gravitationswellen produziert, aber wahrscheinlich nicht im elektromagnetischen Spektrum beobachtet werden kann).

Gruß
Volker
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Online Schillrich

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Re: Expansion des Universums
« Antwort #211 am: 02. Juli 2018, 11:20:39 »
Also über Gravitationswellen die Entfernung bestimmen und über den Gammablitz die Bewegung?

Wie bestimmt man in den Gravitationswellen die Entfernung des Ereignisses? Rein geomentrisch mit zwei oder mehr Sensoren auf der Erde? Oder helfen Laufzeitunterschiede?
\\   //    Grüße
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Offline aasgeir

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Re: Expansion des Universums
« Antwort #212 am: 02. Juli 2018, 11:52:26 »
Hallo Daniel,

hier mal ein Vergleich der Werte für die Hubble-"Konstante", die von den verschiedenen Methoden geliefert wird, mit 1-sigma-Abweichungen:

70.0 (+12.0/−8.0) km s−1 Mpc−1   from LIGO.
67.8 (±0.9) km s−1 Mpc−1             from Planck.
73.48 (±1.66) km s−1 Mpc−1         from Hubble Space Telescope (HST) observations.

  (Quelle:  https://astronomy.stackexchange.com/questions/25850/why-do-we-continue-to-find-a-discrepancy-in-the-hubble-constant)

Alle Methoden müssen auch Annahmen über die Expansion bzw die Metrik der Raumzeit machen  (Dunkle Materie; Inhomogenität auf großen Skalen; stimmt die zugrundegelegte Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker-Metrik ?), was immer noch Gegenstand von Diskussionen ist.
Siehe zB: https://physicsworld.com/a/the-dark-energy-deniers/
Insofern gibt es (noch) nicht  DIE übergeordnete konsistente Theorie, aus der man den "korrekten" Wert der Hubble-Konstante dann ableiten könnte.

Online Schillrich

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Re: Expansion des Universums
« Antwort #213 am: 02. Juli 2018, 12:19:51 »
Das Problem einer umgekehrten Ableitung wäre ja auch, dass das gültige Modell über andere Messungen validiert sein müsste, ohne dabei einen Zirkelschluss zur kosmologischen Entfernungsmessung zu ziehen ... z.B. nur auf Elementarteilchenebene.

Aber danke für den Hinweis zur Nomenklatur ... ich werde jetzt "Hubble-Parameter" sagen.

Kann noch jemand das von Volker beschriebene Verfahren mittels Gravitationswellen zur Entfernungsmessung etwas beleuchten?
\\   //    Grüße
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Offline aasgeir

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Re: Expansion des Universums
« Antwort #214 am: 02. Juli 2018, 12:32:30 »
...Kann noch jemand das von Volker beschriebene Verfahren mittels Gravitationswellen zur Entfernungsmessung etwas beleuchten?
Die Originalarbeit der LIGO-/Virgo-Teams liegt leider hinter einer paywall - nur der Abstract ist hier zu finden:  https://www.nature.com/nature/journal/v551/n7678/pdf/nature24471.pdf

darin gibt es auch:  Schutz, B. F. Determining the Hubble constant from gravitational wave observations. Nature 323, 310–311 (1986)

Offline SFF-TWRiker

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Re: Expansion des Universums
« Antwort #215 am: 02. Juli 2018, 12:58:13 »
Als Gaia Data Release 2 herauskam, las ich beim "herumhüpfen" von link zu link (daher keine Quellenangabe möglich), dass durch die astrometrischen Daten incl der nächsten Galaxien der Hubble-Parameter bis auf 1% genau bestimmt werden kann. Dies wäre dann bei der km-Angabe die Nach-Komma-Stelle.
Wenn ich es richtig verstehe, variiert der Parameter aber zwischen größeren Regionen des Weltraumes, je nach Menge der vorhandenen Massen.
Seit Apollo und Star Trek Classic Astronomie, Raumfahrt und SciFi-Fan.

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Offline Volker

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Re: Expansion des Universums
« Antwort #216 am: 02. Juli 2018, 13:29:47 »
Hallo,

Kann noch jemand das von Volker beschriebene Verfahren mittels Gravitationswellen zur Entfernungsmessung etwas beleuchten?

Das kann ich nun nicht so in ein paar Forum-Sätzen darlegen. Wer sich dafür interessiert und schon etwas in der Materie drin ist, kann das Prinzip auf 3 Seiten von Michal Bejger hier nachlesen. In diesem kurzen Artikel sieht man in Formel 4, dass die Entfernung direkt aus der zeitlichen Änderung der Chirp Frequency und der Raumverzerrung am Detektor bestimmt werden kann. Da es noch nicht viele Messungen basierend auf Gravitationswellenereignissen gibt, ist der statistische Fehler des Hubbleparameters basierend auf dieser Methode noch recht groß, wie aasgeir oben schon schrieb.

Gruß
Volker
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Offline Volker

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Re: Expansion des Universums
« Antwort #217 am: 02. Juli 2018, 13:45:27 »
Hallo,

Wenn ich es richtig verstehe, variiert der Parameter aber zwischen größeren Regionen des Weltraumes, je nach Menge der vorhandenen Massen.

Der Hubble Parameter H(t) ist eine Funktion des Skalenparameters a des Universums (also der Größe des Universums) und dessen zeitlicher Änderung: H(t)^2 = (d/dt a / a)^2 (Friedman Gleichung für ein expandierendes oder schrumpfendes Universum, also ein Spezialfall von Einsteins Feldgleichungen). Somit entwickelt sich der Hubbleparameter mit dem Alter des Universums. Als H0 bezeichnet man im Allgemeinen den Hubbleparameter heute.

Gruß
Volker
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Offline SFF-TWRiker

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Re: Expansion des Universums
« Antwort #218 am: 20. Juli 2018, 13:48:55 »
In astronews habe ich gerade gelesen, dass die Daten von Planck jetzt komplett ausgewertet wurden.
Damit wurde der Parameter auch neu bestimmmt. Tja, nimmt man die (Extrem-)Werte aller Studien, dann liegt der Wert zwischen 64 und 81 km/s Mpc und das bei einer Ungenauigkeit, je nach Studie zwischen 1 und 3%, wobei es teilweise keine Überschneidungen der Werte gibt.

Beim weiteren googeln habe ich dann in wiki zum Hubble-Parameter gefunden, dass durch Planck die Hubble-Zeit also das Alter des Universums jetzt um einige Prozent auf 14,561  Milliarden Jahre hochgesetzt wird.

Können diese Prozente evtl helfen die anderen Werte an den Wert des Hubble-Parametres durch Planck anzunähern  :-\
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Offline aasgeir

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Re: Expansion des Universums
« Antwort #219 am: 25. April 2019, 16:45:53 »
Es gibt jetzt eine weitere Präzisierung für die Messung des Hubble-Parameters, passenderweise wieder gemessen mit dem Hubble Space Telescope an 70 Cepheiden der Großen Magellanschen Wolke:
der Wert beträgt demnach 74,03  km s−1 Mpc−1, +/- 1,9 %
Die Wahrscheinlichkeit, dass die Abweichung dieses Wertes von den Ergebnissen von PLANCK zufällig ist, sinkt damit von 1 in 3.000 auf 1 in 100.000 .

Quelle: http://sci.esa.int/hubble/61318-latest-hubble-measurements-suggest-disparity-in-hubble-constant-calculations-is-not-a-fluke-heic1908/

Offline einsteinturm

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Re: Expansion des Universums
« Antwort #220 am: 26. April 2019, 08:31:24 »
Gerätefehler oder sind es verschiedene Methoden?

Offline aasgeir

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Re: Expansion des Universums
« Antwort #221 am: 26. April 2019, 08:38:21 »
Mit verschiedenen Methoden gemessen (siehe #212 in diesem Thread). Der Fehler bei 2 Methoden ist bereits kleiner als die Diskrepanz der Messwerte; bei den LIGO-Messungen wird sich die Genauigkeit noch verbessern.

Offline 973

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Re: Expansion des Universums
« Antwort #222 am: 15. Juni 2019, 14:12:23 »
Offenbar kommt man auf diese Weise nicht weit, wenn es auf Genauigkeit ankommt.

Vereinfacht erklärt, müßte man H(t) bestimmen und veröffentlichen, nicht nur irgendwelche Umrechnungen auf H0    .   Denn wenn H(t)  (ungefähr ~ 1/t)   nicht genau so verläuft wie angenommen, kommt schon in die Umrechnung  H(t) zu H0  ein Fehler durch das fehlerhafte ad-hoc Modell für H(t) hinein.   Andererseits mißt man bei den meisten Verfahren nicht direkt H(t) für verschiedene zurückliegende Epochen t noch die Zeit  seit dem Ukknall,   sondern zBsp. H(Entfernung)  und rechnet dann aus der Entfernung die zurückliegende Zeit t',   die dem entsprechende Zeit seit dem Urknall t aber wiederum nur über eine bestimmte Annahme von H(t) und dem daraus resultierenden Weltalter,   aus.

Man kommt nicht umhin,  umgekehrt unter verschiedenen Annahmen für H(t) Modelle zu berechnen, was man je nach Art der Beobachtung (etwa, Rotverschiebung  zur  Distanz zBsp aus Helligkeiten ) als Verlauf zu erwarten hätte,  und dies mit den Beobachtungen vergleicht.   

Welches physikalische Modell dann hinter einzelnen Annahmen für H(t) stecken könnte,  ist dabei zweitrangig;  darüber entscheiden kann man erst, wenn H(t) experimentiell sauber (statt einer Mischung von H(t) und ungenauen Annahmen über es) bestimmt wurde.

Der Grund der bisherigen , vorgenannten Vorgehensweise, ist, daß lange angenommen wurde, daß die Beschleunigung gravitativ abbremst.   Die daraus resultierenden falschen Annahmen für H(t) (d.h., dessen Abweichung von H ~ 1/t) gehen bei der eingangs genannten, praktizierten Reduktion des Beobachtungsmaterials ein.   Diese Abweichungen sind erheblich, da die Expansion nach derzeitigem Stand nicht abbremst - wobei es für die o.g. nötige saubere Reduktion der 'Beobachtungen' von H(t) oder stattdessen wie oben vorgeschlagen konsistente Berechnung der faktisch beobachteten Größe (etwa RV ./. photometrische Distanz) zunächst irrelevant ist warum.

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