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Auswirkungen SRT auf Sternbeobachtung?
 
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5com



Anmeldungsdatum: 27.12.2016
Beiträge: 14

Beitrag 5com Verfasst am: 18. Jan 2019 16:47    Titel: Auswirkungen SRT auf Sternbeobachtung? Antworten mit Zitat

Hallo liebe Physikergemeinde,

mich treibt das folgende Problem um:

1. Aus dem Erdumfang und der Länge der Umlaufbahn der Erde um die Sonne berechne ich die Bahngeschwindigkeit der Erde um die Sonne zu durchschnittlich etwa 29.700 m/s.

2. Wenn ich ein astronomisches Objekt beobachte, welches in oder nahe der Ekliptik liegt, kann ich es so einrichten, dass ich dieses Objekt in einem Abstand von 6 Monaten mit einer um rund 59.400 m/s unterschiedlichen Relativgeschwindigkeit beobachte.

3. Gemäß der speziellen Relativitätstheorie empfange ich aufgrund der veränderten Relativ-Geschwindigkeit zum Beobachtungsobjekt zu beiden Beobachtungszeitpunkten Licht, welches zu unterschiedlichen Zeitpunkten in der Vergangenheit ausgesendet wurde. Ich sehe den Stern also in unterschiedlichen Zuständen.

4. Aus dem Minkowski-Diagramm leite ich ab, dass ich bei einem Stern in einer Entfernung von 1 Mio. Lichtjahren und bei dem oben hergeleiteten Unterschied in der Relativgeschwindigkeit zu beiden Beobachtungszeitpunkten Bilder mit einem Unterschied von rund 12.000 Jahren empfange.

5. Wenn der beobachtete Stern im zeitlichen Verlauf an Helligkeit verliert, sollte ich also eine periodische Fluktuation der Stern-Helligkeit mit einer Periode von 1 Jahr beobachten können, da sich aufgrund der Erddrehung um die Sonne meine Relativ-Geschwindigkeit zum Beobachtungsobjekt stetig ändert.

6. Die Eigen-Rotation der Erde und die Rotation des Sonnensystems um den Mittelpunkt der Galaxie müssten ähnliche Effekte auslösen.


Da mir in der Literatur keine Quelle bekannt ist, die eine derartige periodische Schwankung in der Sternbeobachtung aufgrund der Effekte der SRT beschreibt, vermute ich einen Denkfehler. Für Eure Hinweise wäre ich dankbar.

Viele Grüße!
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15150

Beitrag TomS Verfasst am: 18. Jan 2019 17:29    Titel: Re: Auswirkungen SRT auf Sternbeobachtung? Antworten mit Zitat

5com hat Folgendes geschrieben:
3. Gemäß der speziellen Relativitätstheorie empfange ich aufgrund der veränderten Relativ-Geschwindigkeit zum Beobachtungsobjekt zu beiden Beobachtungszeitpunkten Licht, welches zu unterschiedlichen Zeitpunkten in der Vergangenheit ausgesendet wurde. Ich sehe den Stern also in unterschiedlichen Zuständen.

4. Aus dem Minkowski-Diagramm leite ich ab, dass ich bei einem Stern in einer Entfernung von 1 Mio. Lichtjahren und bei dem oben hergeleiteten Unterschied in der Relativgeschwindigkeit zu beiden Beobachtungszeitpunkten Bilder mit einem Unterschied von rund 12.000 Jahren empfange.

Diese Ableitung würde mich interessieren

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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
5com



Anmeldungsdatum: 27.12.2016
Beiträge: 14

Beitrag 5com Verfasst am: 18. Jan 2019 18:28    Titel: Antworten mit Zitat

Meine Ableitung basiert auf einem Minkowski-Diagramm wie im Anhang.










MinkScale3_svg.png
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MinkScale3_svg.png


Ich



Anmeldungsdatum: 11.05.2006
Beiträge: 823
Wohnort: Mintraching

Beitrag Ich Verfasst am: 20. Jan 2019 09:16    Titel: Re: Auswirkungen SRT auf Sternbeobachtung? Antworten mit Zitat

5com hat Folgendes geschrieben:
3. Gemäß der speziellen Relativitätstheorie empfange ich aufgrund der veränderten Relativ-Geschwindigkeit zum Beobachtungsobjekt zu beiden Beobachtungszeitpunkten Licht, welches zu unterschiedlichen Zeitpunkten in der Vergangenheit ausgesendet wurde. Ich sehe den Stern also in unterschiedlichen Zuständen.
Nein, du siehst immer dasselbe Licht. Es wurde, aus Sicht des Sterns, dementsprechend auch immer zum selben Zeitpunkt ausgesendet. Es ist nur so, dass dieser Zeitpunkt in unterschiedlichen Bezugssystemen mit einer unterschiedlichen Koordinatenzeit versehen wird. Das hat aber keine physikalischen Konsequenzen.

Eine hilfreiche Art, die Situation zu sehen ist die: Einen weit entfernten Stern zu beobachten bedeutet, Photonen aufzusammeln, die hier und jetzt vorhanden sind. Das sind natürlich immer dieselben Photonen, egal ob du sie mit Relativgeschwindigkeit einsammelst oder nicht. Das würde nur die gemessene Frequenz verändern.
5com



Anmeldungsdatum: 27.12.2016
Beiträge: 14

Beitrag 5com Verfasst am: 20. Jan 2019 10:48    Titel: Antworten mit Zitat

Vielen Dank, das erscheint plausibel. Werde das in Ruhe durchdenken.
5com



Anmeldungsdatum: 27.12.2016
Beiträge: 14

Beitrag 5com Verfasst am: 20. Jan 2019 22:00    Titel: Re: Auswirkungen SRT auf Sternbeobachtung? Antworten mit Zitat

Ich hat Folgendes geschrieben:
Es ist nur so, dass dieser Zeitpunkt in unterschiedlichen Bezugssystemen mit einer unterschiedlichen Koordinatenzeit versehen wird.


Wenn die "eingesammelten" Photonen je nach Erdgeschwindigkeit mit einer unterschiedlichen Koordinatenzeit versehen werden, dann messe ich diesen Photonen je nach Erdgeschwindigkeit ein unterschiedliches Alter bei. Habe ich das richtig verstanden? Daraus würde aufgrund der Konstanz von c folgen, dass ist der Photonenquelle (dem Stern) je nach Erdgeschwindigkeit eine unterschiedliche Entfernung beimesse. Würdest Du das so sehen?
Ich



Anmeldungsdatum: 11.05.2006
Beiträge: 823
Wohnort: Mintraching

Beitrag Ich Verfasst am: 21. Jan 2019 09:51    Titel: Re: Auswirkungen SRT auf Sternbeobachtung? Antworten mit Zitat

5com hat Folgendes geschrieben:
Wenn die "eingesammelten" Photonen je nach Erdgeschwindigkeit mit einer unterschiedlichen Koordinatenzeit versehen werden, dann messe ich diesen Photonen je nach Erdgeschwindigkeit ein unterschiedliches Alter bei. Habe ich das richtig verstanden?
Ja.

Zitat:
Daraus würde aufgrund der Konstanz von c folgen, dass ist der Photonenquelle (dem Stern) je nach Erdgeschwindigkeit eine unterschiedliche Entfernung beimesse. Würdest Du das so sehen?
Ja, mit allen Konsequenzen. Wenn du dich auf den Stern zu bewegst, wirkt er größer, wenn du dich wegbewegst, kleiner. Wenn du dich quer zum Licht bewegst, wirkt er verschoben, das nennt sich Aberration.
5com



Anmeldungsdatum: 27.12.2016
Beiträge: 14

Beitrag 5com Verfasst am: 21. Jan 2019 13:49    Titel: Re: Auswirkungen SRT auf Sternbeobachtung? Antworten mit Zitat

Ich hat Folgendes geschrieben:
Wenn du dich auf den Stern zu bewegst, wirkt er größer, wenn du dich wegbewegst, kleiner.


Dann beobachte ich also mit einer gewissen Periode (z.B. 1 Jahr, wenn ich auf den Erdumlauf um die Sonne abstelle) ein scheinbares größenmäßiges "Pulsieren" des beobachteten Sterns, richtig?

Ist so etwas irgendwo in der Fachliteratur beschrieben? Ich hatte ja nach periodischen Veränderungen bei der Sternbeobachtung aufgrund relativistischer Effekte schon einmal recherchiert, aber leider nichts gefunden.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15150

Beitrag TomS Verfasst am: 21. Jan 2019 14:59    Titel: Re: Auswirkungen SRT auf Sternbeobachtung? Antworten mit Zitat

5com hat Folgendes geschrieben:
Dann beobachte ich also mit einer gewissen Periode (z.B. 1 Jahr, wenn ich auf den Erdumlauf um die Sonne abstelle) ein scheinbares größenmäßiges "Pulsieren" des beobachteten Sterns ... ich hatte ja nach periodischen Veränderungen bei der Sternbeobachtung aufgrund relativistischer Effekte schon einmal recherchiert ...

Das ist zunächst mal kein relativistischer Effekt, sondern schlichtweg geometrische Optik bzw. Strahlensatz.

Kurze Überlegung: bei einer Entfernung L und einem Durchmesser D erscheint der Stern unter einem Winkel von alpha mit



Für zwei verschiedene Beobachtungsentfernungen L und L' = L + ΔL folgt





Das kannst du jetzt z.B. für Beteigeuze mit einer Entfernung von ca. 650 Lichtjahren sowie einer halben Erdbahn mit ca. 8 Lichtminuten selbst ausrechnen.

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5com



Anmeldungsdatum: 27.12.2016
Beiträge: 14

Beitrag 5com Verfasst am: 21. Jan 2019 19:14    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Für zwei verschiedene Beobachtungsentfernungen L und L' = L + ΔL folgt...


Die Beobachtungsentfernungen sind in dem diskutierten Modell identisch (siehe beigefügte Grafik). Es gilt d1 = d2. Der von Dir beschriebene geometrische Effekt existiert daher hier in diesem Fall nicht.

"Ich" hatte hingegen zu relativistischen Effekten ausgeführt. Die interessieren mich und liegen meiner Frage zugrunde.

Nach Ausführungen von "Ich" weiter oben beobachtet man in beiden Beobachtungszeitpunkten eine unterschiedliche Größe des Sterns, weil die Erde in Zeitpunkt 1 mit der Erdbahngeschwindigkeit auf den Stern zukommt und sich im Zeitpunkt 2 mit derselben Geschwindigkeit von ihm entfernt.

Geometrische Effekte können m.E. für diesen Effekt nicht ursächlich sein. Ich suche noch nach einer wissenschaftlichen Quelle, die die Existenz dieses Effektes belegt (da ich selber mangels Teleskop die Beobachtung nicht durchführen und die These verifizieren kann).



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TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15150

Beitrag TomS Verfasst am: 21. Jan 2019 20:13    Titel: Antworten mit Zitat

5com hat Folgendes geschrieben:
[Die Beobachtungsentfernungen sind in dem diskutierten Modell identisch (siehe beigefügte Grafik). Es gilt d1 = d2. Der von Dir beschriebene geometrische Effekt existiert daher hier in diesem Fall nicht.

Sie existieren, jedoch nicht in den von dir eingezeichneten Punkten.

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Beitrag 5com Verfasst am: 21. Jan 2019 20:41    Titel: Antworten mit Zitat

Dass die von Dir beschriebenen geometrischen Effekte existieren, steht außer Frage. Da es mir jedoch ausschließlich um die beiden Beobachtungspunkte in meiner Abbildung geht, spielen diese geometrischen Effekte für meine Fragestellung keine Rolle.

Es geht mir ausschließlich um mögliche relativistische Effekte aus der SRT.
Ich



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Beitrag Ich Verfasst am: 21. Jan 2019 22:08    Titel: Antworten mit Zitat

5com hat Folgendes geschrieben:
Geometrische Effekte können m.E. für diesen Effekt nicht ursächlich sein. Ich suche noch nach einer wissenschaftlichen Quelle, die die Existenz dieses Effektes belegt (da ich selber mangels Teleskop die Beobachtung nicht durchführen und die These verifizieren kann).
Doch, das sind geometrische Effekte, aber eben im Minkowskiraum.
Beobachtbar ist das nicht, weil der Effekt zum einen klein ist und zum anderen kaum ein astronomisches Objekt eine exakte Größenbestimmung zulässt. Eine Auflistung der Effekte findest du hier. (Wobei ich die hin- und weg-Bewegung vertauscht hatte.)
Die Querbewegung hingegen wird schon seit 300 Jahren beobachtet.
TomS hat Folgendes geschrieben:
Sie existieren, jedoch nicht in den von dir eingezeichneten Punkten.
Doch, in diesen Punkten. Nimm an, du empfängst Licht aus den zwei Ereignissen (-1.4,1,1,0) und (-1.4,1,-1,0). Das Licht kommt unter 90° an. Dann bewegst du dich (am selben Ort) darauf zu, dann sind die Ereignisse in den Koordinaten (-1.4γ-vγ,-1.4vγ+γ,+-1,0), also in größerer x-Enfernung. Sie erscheinen entsprechend unter einem kleineren Winkel..
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
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Beitrag TomS Verfasst am: 21. Jan 2019 22:11    Titel: Antworten mit Zitat

5com hat Folgendes geschrieben:
Es geht mir ausschließlich um mögliche relativistische Effekte aus der SRT.

Ich kenne nur das relativistic beaming und relativistic aberration. Weitere Effekte muss ich nachschauen.

EDIT: Ich war schneller und hat eine gute Quelle benannt.

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Beitrag 5com Verfasst am: 22. Jan 2019 00:31    Titel: Antworten mit Zitat

Klasse von Euch beiden, dass Ihr mir bei der Sache helft.

Thumbs up!

Die Links sind erstmal ausreichend Futter, die werde ich mir jetzt mal genau anschauen...

Vielen Dank!
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