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Beschleunigte Expansion
 
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flar19



Anmeldungsdatum: 13.01.2021
Beiträge: 10

Beitrag flar19 Verfasst am: 28. Okt 2022 19:24    Titel: Beschleunigte Expansion Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo, ich möchte gerne verstehen, welche konkreten Messungen die beschleunigte Ausdehnung des Universums nahelegen. Kann man dazu auch konkrete Messdaten erhalten?

Meine Ideen:
Wenn ich das richtig verstehe, dann wird der Lichtweg D (Messung der Helligkeit von Phänomenen mit bekannter Leuchtkraft) verglichen mit der Entfernung D0 = cz/H0, die sich aus der Fluchtgeschwindigkeit (Messung Redshift z) und der Hubble-Konstanten ergibt. Für D > D0 wurde mehr Raum zwischen Beobachter und Lichtphänomen erzeugt, als nach der Hubble-Konstanten zu erwarten wäre. Der grössere Lichtlaufweg impliziert eine grössere Lichtlaufzeit und damit eine grössere Ausdehnungszeit als nach H0. Früher muss folglich die Ausdehnungsgeschwindigkeit kleiner gewesen sein und die Ausdehnung ist beschleunigt.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18385

Beitrag TomS Verfasst am: 28. Okt 2022 20:29    Titel: Antworten mit Zitat

Ich bin absolut kein Experte, was die Datenauswertung in der Astronomie betrifft, aber die Zusammenhänge sollten z.B. hier dargestellt sein:

https://arxiv.org/pdf/astro-ph/0303428.pdf

Man benötigt letztlich zwei Datensätze, die man zueinander in Beziehung setzt:
1) die Standardkerzen wie insbs. Sterne und Supernovae sowie deren Helligkeiten und Rotverschiebungen und damit die Distanzen (für größere Entfernung sind Sterne nicht mehr geeignet)
2) die kosmologischen Parameter also Dichten von Materie (inkl. DM), Strahlung und Vakuumenergie (kosmologische Konstante) und damit die Expansion also den Skalenfaktor

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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.
flar19



Anmeldungsdatum: 13.01.2021
Beiträge: 10

Beitrag flar19 Verfasst am: 28. Okt 2022 21:09    Titel: Antworten mit Zitat

Vielen Dank. Ich möchte zunächst einmal das Prinzip verstehen und obwohl ich schon sehr viel gelesen habe, bin ich immer noch unsicher. Die Einstein-Gleichungen liefern nach Friedmann ein Universum, das in Bewegung ist. Daher die Deutung der Rotverschiebung als Fluchtgeschwindigkeit oder genauer als Ausdehnungsgeschwindigkeit des Raums. Das Modell erzeugt eine Erwartung und man vergleicht diese mit der Beobachtung? Und dann passt man das Modell an? Gibt es andere Hinweise für die Ausdehnung und ihre Beschleunigung?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18385

Beitrag TomS Verfasst am: 28. Okt 2022 21:44    Titel: Antworten mit Zitat

flar19 hat Folgendes geschrieben:
Daher die Deutung der Rotverschiebung als Fluchtgeschwindigkeit oder genauer als Ausdehnungsgeschwindigkeit des Raums.

Von einer Ausdehnungsgeschwindigkeit würde ich nicht sprechen, denn das führt zu Interpretationsproblemen. Zum Beispiel würden sich genügend weit voneinander entfernte Objekte mit Überlichtgeschwindigkeit voneinander entfernen. Das Problem ist, dass ein vernünftiger Geschwindigkeitsbegriff in einem expandierenden Universum nur für Objekte am selben Ort definiert werden kann.

Unproblematisch ist der Begriff der Expansionsrate.

Auch die Frage, ob die kosmologische Rotverschiebung als Dopplerverschiebung aufgrund der Expansionsgeschwindigkeit verstanden werden kann, eigentlich nur eine Diskussion um Begriffe.

flar19 hat Folgendes geschrieben:
Das Modell erzeugt eine Erwartung und man vergleicht diese mit der Beobachtung?

Die Expansion als Folge der Gleichungen war schon Einstein bekannt. Er ging jedoch von einem statischen Universum aus und führte daher eine feinjustierte kosmologische Konstante in die Gleichungen ein, die die Expansion gerade kompensiert. Es stellte sich jedoch heraus, dass das nicht wirklich funktioniert. Als Hubble dann die Rotverschiebung nachwies, war klar, dass Modelle von Friedmann et al. wohl korrekt waren.

Ja, man steckt einige vernünftige Annahme über Dichten in die Gleichungen hinein und erhält als Ergebnis die Zeitabhängigkeit der Expansionsrate.

flar19 hat Folgendes geschrieben:
Und dann passt man das Modell an?

Man passt einige Parameterwerte an. Das Modell an sich ist seit einem Jahrhundert fest. Zuletzt hat sich eben herausgestellt, dass der Wert der kosmologischen Konstante wohl nicht exakt Null sein kann.

flar19 hat Folgendes geschrieben:
Gibt es andere Hinweise für die Ausdehnung und ihre Beschleunigung?

Die wesentlichen stammen zunächst von den o.g. Standardkerzen, der Supernovae SN.

Es gibt noch zwei weitere Datenquelle, die sind jedoch vergleichsweise unanschaulich:

Die kosmische Hintergrundstrahlung CMB (cosmic microwave background) weist winzige Fluktuationen auf. Diese kann man ebenfalls aus den Modellen berechnen und erhält eine weitere Bedingung an die kosmologische Konstante d.h. für die beschleunigte Expansion.

Etwas Ähnliches funktioniert mit Dichtewellen der gewöhnlichen Materie BAO (baryon accustic oscillations) aufgrund deren Wechselwirkung mit Gravitation und Strahlung.

In der Abbildung siehst du sie aufgrund der Beobachtungsdaten zulässigen Bereiche für SN, CMB und BAO, sowie die Werte für die Dichte der gewöhnlichen Materie auf der x- sowie der “Vakuumenergie” auf der y-Achse.



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flar19



Anmeldungsdatum: 13.01.2021
Beiträge: 10

Beitrag flar19 Verfasst am: 28. Okt 2022 22:09    Titel: Antworten mit Zitat

Vielen Dank dafür. Meine Beschreibung für die beschleunigte Expansion ist also falsch oder oder ungenau?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18385

Beitrag TomS Verfasst am: 29. Okt 2022 08:19    Titel: Antworten mit Zitat

flar19 hat Folgendes geschrieben:
Vielen Dank dafür. Meine Beschreibung für die beschleunigte Expansion ist also falsch oder oder ungenau?

Alles gut, lediglich der Begriff der Expansionsgeschwindigkeit ist irreführend.

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