Entfernung ferner Objekte
Hi
dem letzten Satz von Marcus Freise möchte ich voll zustimmen!
Sei sicher, daß hier jeder seine Fragen stellen soll und erst recht darf. Und jeder hat ein Recht mit seinen Fragen ernstgenommen zu werden (was ja zumindest in diesen naturwissenschaftlichen Foren - im Gegensatz zu manchen anderen - auch immer passiert, glaub ich). Du muß das gar nicht unbedingt erst erbitten… aber auch der Hauptposter der Sirius-Lorber-Debatte hat keinerlei Veranlassung „sich zu schämen“. Naturwissenschaftler können sehr wohl akzeptieren, daß es Personen gibt, die mit physikalischen Methoden des Beweisens und Wiederlegens nicht vertraut sind. Der Dialog ist dann zwar schwierig und manchmal für diese Personen unbefriedigend, aber Physik ist nun mal etwas, das man lernen muß. Und wer sie noch nicht oder statt dessen etwas anderes gelernt hat, kann unmöglich alles Physikalische verstehen…zu „schämen“, wie du sagst gibt es da absolut nix!
Zu deinen schon von Marcus beantworteten Fragen noch ein paar Bemerkungen…
Deine Fragen sind nämlich alles andere als trivial, denn sie treffen mitten hinein in nach wie vor nicht geklärte kosmologische Fragestellungen:
WO sind die Objekte, die wir in weiter Entfernung beobachten JETZT?
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Wenn wir von einem Objekt sagen, es habe eine Entfernung von d ly (also d Lichtjahre) dann ist das bereits ein Rückschluß aus dem, was tatsächlich gemessen wird. Wir messen nämlich nicht die Entfernung, sondern die Rotverschiebung seines Lichtes.
Aus einer Rotverschiebung z bestimmt sich die Entfernung aus der Relation
z ≈ d*H0 + …
wobei H0 die Hubble-Konstante ist. Daß man auf demselben Wege wiederum die Hubble-Konstante immer genauer zu bestimmen versucht, ist keine Zirkelschluß, sondern hat damit zu tun, daß man auch noch andere Kriterien für die Entfernungsbestimmung zu Rate ziehen kann.
Die Pünktchen oben „+ …“ deuten an, daß die Relation zwischen z und d wiederum vom kosmologischen Modell abhängt, d.h. von der Frage, wie sich das Universum ausdehnt.
Umgekehrt versucht man aus Beobachtungskriterien über die Weise, wie es sich ausdehnt, zu entscheiden, welches kosmologische Modell dasjenige ist, das alle Beobachtungsdaten befriedigend erklärt.
Wenn man also sagt, das Objekt „hat“ die Entfernung d, dann schließt man damit ein Wissen ein darüber, wie groß die Konstante ist, daß sie überhaupt (über die Alterung des Universums) konstant ist, und ferner über die Geometrie des Universums.
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Die Ausage, daß ein Objekt z.B. 1010 ly Entfernung
habe, bezieht sich dabei auf die Entfernung, die es heute hat, denn vor 1010 Jahren hatte das (beobachtbare) Universum diese Größe überhaupt noch nicht. Trotzdem gibt das Licht des Objektes Auskunft über seine Struktur, die es vor 1010 Jahren hatte.
Wenn das Universum eine sphärische Geometrie hätte (wie früher vermutet wurde) - also eine positive Raumkrümmung, dann würden wir, je weiter wir heute hinausschauen, ein immer jüngers Universum sehen, dessen Volumen immer kleiner wird - bei (theoretisch) z → ∞ also ein Volumen → 0. Das hieße: in welche Richtung man auch immer blicken würde, man würde denselben Punkt sehen.
Das mit dem Punkt ist natürlich real nicht so, denn freies Licht gibt es im Universum erst, nachdem es 300000 Jahre alt war, und da hatte es einen Durchmesser von ca 108 ly.
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Du fragst:
Bleiben wir bei diesem Quasar. Das Licht ist zu uns 13 Mrd
Jahre unterwegs. Der Quasar entfernt sich jedoch in dieser
Zeit, wodurch unterm Strich mehr als 300000 km/s rauskommt, da
sich die Strecke, die das Licht zurückgelegt hat, ständig
vergrößert…äh…hab ich da einen Denkfehler?
Nein, kein Denkfehler. Theoretisch kann die relative Entfernungsgeschwindigkeit zwischen Galaxien natürlich > c werden (je nach kosmologischem Modell), aber alle diese Objekte
lägen jenseits eines kosmologischen Beobachtungshorizontes: ihr Licht würde uns auch zu beliebig zukünftigen Zeitpunkten niemals erreichen. In der Sprache der (speziellen) Relativitätstheorie ausgedrückt: Diese Objekte lägen „raumartig“ zu uns (d.h. außerhalb des Lichtkegels), und es gäbe keine kausale Verbindung zwischen ihm und uns. Bei den tatsächlich beobachteten Objekten ist das natürlich nicht der Fall.
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Du sprichst hier das Thema des sogenannten Inflation des Universums an:
Die exponentielle Ausehnung des Universums wird (oder würde)
doch in kürzester Zeit eine mächtig hohe Geschwindigkeit
hervorrufen, mit der sich Objekte voneinander entfernen. Wie
sieht das aus mit der Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit?
Diese Inflationtheorie (es gibt viele Varianten davon!!) ist ein (nicht von allen Kosmologen unbestrittenes) Modell der Expansion des Universums, das verschiedene Beobachtungsphänomene elegant „erklärt“, die ohne das sonst vorläufig unerklärt blieben. Dabei wird angenommen (z.B. in einem dieser Inflationsmodelle), daß das Universum im Alter von ca. 10-35 sec sich für eine Zeitspanne von ca 10-24 sec um den Faktor 1028 ausdehnte. Damals gab es zwar noch keine Galaxien, überhaupt noch keine Atome bzw. Elementarteilchen, wie wir sie heute vorliegen haben. Diese Inflation geschieht natürlich mit einem Vielfachen der Lichtgeschwindigkeit. Aber dies ist kein Widerspruch zur Relativitätstheorie, denn es handelt sich nicht um eine Entfernung zwischen materiellen Objekten, sondern lediglich um eine Ausdehnung des Raums selbst (ebenso, wie es bei der Expansion ja auch der Fall ist). Die Objekte bewegen sich also nicht relativ zueinander im Raum dabei. Außerdem darf sich die Materie erlauben, innerhalb der Unbestimmtheitsrelation (wie hier z.B. für derartig extrem kurze Zeitspannen) auch Kausalgesetze zu ignorieren - ohne daß dadurch physikalische Prinzipien verletzt würden. Das Inflationsmodell bewegt sich also durchaus im Rahmen „erlaubter“ Physik…
Wenn dich die Antworten nicht zufriedenstellen… frag einfach weiter… hier gibt es viele, die dir gerne antworten…
Gruß
Metapher
Nimm meinen Vergleich mit dem Überschallflugzeug und du wirst es verstehen.