Was ist außerhalb des sich ausbreitenden Universums?

Peter0167 schrieb:Natürlich expandiert auch der Raum innerhalb von Galaxien, warum sollte er auch nicht? Die Materie bleibt aber trotzdem in ihrern Strukturen erhalten, da sie von anderen Kräften zusammengehalten wird, auf Quantenebene von der EM-WW und die makroskopischen Strukturen von der Gravitation. Aber das hält doch den Raum nicht vom expandieren ab...

Wer sagt das - Du?

Quelle?

GuggstDu schrieb:Quelle?

Suche ich dir nachher raus, muss jetzt erst mal in die Firma.

Inzwischen kannst du ja mal drüber nachdenken, warum ausgerechnet der Raum, in dem sich zufällig ne Galaxie aufhält, nun nicht mehr expandieren sollte? Wartet "er" so lange ab, bis die Galaxie durch ist, und expandiert danach weiter? Aus Rücksicht, um sie nicht kaputt zu machen?

Bis später...

Ich glaub ich verstehe es jetzt, hab gestern noch das hier gefunden:

Darum bewegen sich ferne Galaxien schneller von uns weg als nähere. Aber es gibt eben nicht nur diese “indirekte” Bewegung die durch die Expansion des Raums verursacht wird, sondern auch eine direkte Bewegung durch den Raum. Diese Bewegung wird von der Gravitationskraft verursacht, die zwischen allen Himmelskörpern mit Masse wirkt. Was am Ende passiert, hängt davon ab, welcher Effekt größer ist.

http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2015/03/16/wenn-das-universum-sich-ausdehnt-warum-kommt-die-andromeda-galaxie-dann-auf-uns-zu/


Hmmm, dann müsste ja während der Inflationsphase kurz nach dem Urknall der Effekt der "Raumentstehung" größer gewesen
sein als die Gravitation. Es hat sich dann so zu sagen mehr Raum dazwischen gedrängt wie die Gravitation wirken konnte,
sonst wäre ja alles wieder in sich zusammen gefallen, oder?

@Sonni1967
@Peter0167

Peter0167 schrieb:Natürlich expandiert auch der Raum innerhalb von Galaxien, warum sollte er auch nicht? Die Materie bleibt aber trotzdem in ihrern Strukturen erhalten, da sie von anderen Kräften zusammengehalten wird, auf Quantenebene von der EM-WW und die makroskopischen Strukturen von der Gravitation. Aber das hält doch den Raum nicht vom expandieren ab...

In @Sonni1967 Link ist in den Kommentaren ein weiterer sehr interessanter Blog-Artikel von Martin Bäcker zu den Kräften:

http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2014/03/21/wenn-der-raum-sich-ausdehnt/

GuggstDu schrieb:Quelle?

So, da haben mir die beiden (@Sonni1967, @mojorisin) ja schon mal die Arbeit abgenommen. :D

Im Link von Sonni steht es im Grunde genau so, wie ich mir das bisher vorgestellt habe. Im Blog-Beitrag von Martin Bäcker, den Mojo verlinkt hat, wird noch konkreter auf die wirkenden (oder eben nicht wirkenden) Kräfte eingegangen, da habe ich viele interessante Gedanken entdeckt, die ich nochmal tiefer ergründen werde, wenn es meine Zeit zulässt. Hier zunächst ein Zitat, welches einen wichtigen Punkt beschreibt:

Von einem sich gleichmäßig ausdehnenden Raum merken aneinander gebundene Systeme also nichts, weil teilchen ja nicht an Raumpunkte “angeheftet” sind.

Und noch mal speziell an Sonni:

und dass einfache Antworten, insbesondere, wenn man sie mit Hilfe von Analogien (wie den Münzen auf dem Ballon) findet, oft nicht so ganz richtig sind.

 :D

Muss jetzt leider meine Brötchen verdienen, später mehr...

Peter0167 schrieb:Natürlich expandiert auch der Raum innerhalb von Galaxien, warum sollte er auch nicht?

ist damit der "raum" zwischen den sternen(objekten) gemeint, oder aber auch der "raum" innerhalb dieser objekte?

ist diese expansion in den randbereichen gleich gross wie im zentralbereich einer galaxie?

und, wie wird eigentlich unterschieden zwischen rotverschiebung durch "wegbewegung"(einer galaxie)(dopplereffekt?) und rotverschiebung durch expansion(kosmologische rotverschiebung)?

Peter0167 schrieb:Von einem sich gleichmäßig ausdehnenden Raum merken aneinander gebundene Systeme also nichts, weil teilchen ja nicht an Raumpunkte “angeheftet” sind.

bedeuted dies, dass sich der raum "durch" die objekte "hindurch" ausdehnt?
*verwirrt*

Ob dem wirklich so ist? Bei 74km/s pro Megaparsec müsste der Mond sich dann pro Jahr um 31 Meter von der Erde entfernen, bzw. der Abstand um 31m wachsen. Tut er aber nicht, bzw. nur ca. 3,8cm @Peter0167

neoschamane schrieb:bedeuted dies, dass sich der raum "durch" die objekte "hindurch" ausdehnt?
*verwirrt*

Jepp. Wie oben schon geschrieben steht, Materie ist nicht an bestimmte Raumbereiche gebunden, sie hält sich nur darin auf. Die Expansion ist hier bei uns genauso present, wie im Zentrum der Galaxie oder am Rande des Uiversums. Das sich Objekte die weit von uns entfernt sind schneller von uns wegbewegen, liegt nur am größeren Abstand. Auf kurzen Skalen ist dieser Effekt einfach nicht spürbar, da er so winzig ist.

Und hätte @GuggstDu tatsächlich mal die Links gelesen, würde er auch nicht solche Fragen stellen. Auch der Raum zwischen Erde und Mond expandiert, aber die Gravitationsbeschleunigung gleicht diesen Effekt locker wieder aus.

http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2015/03/16/wenn-das-universum-sich-ausdehnt-warum-kommt-die-andromeda-galaxie-dann-auf-uns-zu/

Die Gravitationskraft zwischen beiden ist deutlich größer als der Effekt der Expansion des Raums. Wieder vereinfacht gesagt: Der Raum zwischen Milchstraße und Andromeda dehnt sich zwar aus und schiebt die beiden Galaxien auseinander. Aber die von der Gravitationskraft verursachte Bewegung der beiden Galaxien durch den Raum ist viel größer und darum kommt Andromeda auf uns zu anstatt sich zu entfernen.

@GuggstDu Lies doch mal etwas, wenn man es dir schon verlinkt!

Peter0167 schrieb:Das sich Objekte die weit von uns entfernt sind schneller von uns wegbewegen, liegt nur am größeren Abstand.

d.h.: das "summiert" sich auf?

Peter0167 schrieb:Auf kurzen Skalen ist dieser Effekt einfach nicht spürbar, da er so winzig ist.

spuerbar meint "nicht beobachbar"? also eine annahme(aus der theoretischen betrachtung)?

und/aber ist die "skala" auf der sich eine galaxie befindet gross genug um zwischen zentrum und randbereichen einen unterschied beobachten zu koennen - oder geht das erst auf skala "zwischen" galaxien?

Peter0167 schrieb:Lies doch mal etwas, wenn man es dir schon verlinkt!

Habe ich. Und verrechnet habe ich mich auch. Ist schon ok - was Du gesagt hast.

neoschamane schrieb:d.h.: das "summiert" sich auf?

Genau. Martin Bäcker hat das hier sehr schön erklärt:

Tatsächlich ist es ja der Raum, der sich ausdehnt – man kann auch sagen: Zwischen den beiden Objekten entsteht neuer Raum, und zwar (in dieser Richtung) 74 Kilometer Raum pro Sekunde.

Klingt viel – aber ein Megaparsec ist auch ziemlich lang. Man kann den Hubble-Parameter auch umrechnen, wenn man sich erinnert, dass ein Megaparsec ja auch eine Längeneinheit ist. rechnet man das Megaparsec in Meter um, dann bekommt man (ebenfalls laut Wiki) den Wert 2,3·10−18 s−1.
Das mag auf den ersten Blick seltsam aussehen, weil die Dehnung die Einheit pro Sekunde hat – müsste da nicht eine Länge drin stecken? Es ist aber alles in Ordnung – eine doppelt so lange Strecke dehnt sich ja auch doppelt so viel, so dass man die Länge herauskürzen kann. (Alle IngenieurInnen kennen das – die Dehnung ist eine Größe ohne Einheit, weil es eine Längenänderung bezogen auf eine Ausgangslänge ist.) Eine beliebiges “Stück Raum” wächst also in einer Sekunde um das 2,3·10−18-fache.

http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2015/03/16/wenn-das-universum-sich-ausdehnt-warum-kommt-die-andromeda-galaxie-dann-auf-uns-zu/

Das hier ist der entscheidende Satz: "Eine beliebiges “Stück Raum” wächst also in einer Sekunde um das 2,3·10⁻¹⁸-fache.". Egal welches Stück vom Raum man auch betrachtet, es dehnt sich in jeder Sekunde um diesen Faktor aus. Bei kleinen Räumen merkt man davon nix, bei großen aber schon.

@Sonni1967 @Peter0167
Hey ihrs. Die Würfelanalogie vom Raum ist vermutlich für Sonni schlechter, als die Luftbalonanalogie. Sie kommt damit besser zurecht, denn sie hat ja eine plausible Begründung geliefert, warum Galaxien dann nicht expandieren. Im übrigen seid ihr beide euch bei dieser Begründung einig. Keine Ahnung, warum ihr darüber anneinander geraten seid. :-D

An dieser Stelle dann thx @mojorisin für den interessanten Beitrag.
Hier wird deutlich, warum auf einem fortgeschritteneren Level die Würfelanalogie besser sein könnte. Die "Anfangsgeschwindigkeit der Teilchen" bewirkt, dass wir von Nahexpansion nichts mitbekommen, weil die Teilchen innerhalb der Cluster eine "Anfangsgeschwindigkeit" haben, die die lokale Raumausdehnung ausgleicht. Bei großen Unterschieden klappt das aber nicht mehr. Deshalb entsteht der Raum sozusagen zwischen den Clustern (Würfeln) - die allerdings im Gegensatz zu Sonnies Beschreibung keine gemeinsame Grenzfläche haben sondern irre viel leeren Raum dazwischen.

Das ist aber nicht das Ende vom Lied. Und ich warne an dieser Stelle nochmal an der unkritischen Übernahme der Wikipediaartikel zum Thema. Zu spekulativen Sachverhalten - will heißen an den Grenzen unseres Wissens - gibt es keine sicheren Antworten. Also kann die Wiki da bestenfalls eine Mehrheitsmeinung nachbeten. Ob die dann richtig ist wird sich zeigen. Zahlreiche historische Beispiele, die ganz ohne Wiki auskommen, sagen mir, dass die Wiki an diesen Stellen keine Ahnung mehr hat.
Man kann es aber auch an der Wiki direkt zeigen. Die sagt: H₀=67,74(+-0,46) km / s * Mpc, sowie im exakt selben Artikel "Ein aktuelles Ergebnis für Anfang 2017 sind 71,9 Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec (bei einer Genauigkeit von 3,8 %, ermittelt durch die H0LiCOW-Gruppe)"
Wikipedia: Hubble-Konstante

Was im Klartext bedeutet, dass eines der Ergebnisse Grundlegend falsch sein muss, weil sich die beiden Ergebnisse inklusive Fehlertoleranz nicht überschneiden! Solange nicht klar ist welches (geschweige denn warum) sollten wir die Werte als freundliches Rätselraten verstehen.
Ich persönlich warte ja auf den Tag, an dem die Physikergemeinde begreift, dass mit der Einführung der Relativitätstheorie die Newtonsche Bewegungslehre und speziell das Gravitationsgesetz obsolet sind. Und als Erklärungsmuster nichts mehr taugen. Nach Lektüre der Wiki ist dieser Tag noch fern. :-P

Und jetzt gehen wir einen Schritt über Martin Bäker hinaus: (@perttivalkonen das könnte für dich interessant sein)
In seinen Vorbedingungen für seine Ausführungen hat Martin Bäker die Wiki zitiert mit ihrer konstanten Ausbreitungsgeschwindkeit von 74 km/s und Mpc. Er betont danach, wie entscheidend im Folgenden die Konstanz dieser Geschwindigkeit sei.
Leider hat damit die ganze Argumentation einen gravierenden Makel. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist einfach nicht konstant. Was die Wiki beschreibt ist ein durchschnittswert über gigantische Entfernungen, nicht jedoch ein Wert für den Nahraum. Sie stellt sich auch überhaupt nicht die Frage, warum sich das Universum ausbreitet.
Ich weise nochmal darauf hin: Gravitation ist keine 2-Körper-Kraft aufgrund der WW von Gravitationen (das war halt Newton), sondern Ausdruck der Lösung der Einsteingleichungen, die den Raum als ein geometrisches "Objekt" behandeln, dass gewissen Verformungen unterliegt. Und zwar in der Gegenwart von Massen (und Energie).
Wenn man mit diesen Gleichungen 2 Punktmassen in gewisser Entfernung aufstellt, und ihnen einen (nichtrelativistischen) Anfangsimpuls beschert, kommt dabei ungefähr Newton raus. In der geometrischen Interpretation heißt das aber konkret, dass zwischen (Beispielsweise) der Sonne und der Erde in jeder Sekunde so viel Raum "verschwindet" wie sich die Erde aufgrund der Radialbeschleunigung von der Sonne entfernt. Und das sind - lasst es euch gesagt sein - wesentlich mehr als ein Atomkern auf den Kilometer. Und außerdem ist es eine Kontraktion und keine Expansion!
Die Expansion des Universums kommt aber durch einen anderen Effekt zustande, der nah verwand ist, mit der Gezeitenkraft. Wenn ich das "Gravitationsfeld der Erde" betrachte, und ich setze in die "Nähe" sagen wir in 50000km und 100000km Entfernung jeweils einen Tennisball aus, ohne Anfangsimpuls, also speziell ohne Rotation und mit einer Relativgeschwindigkeit von 0 zueinander und zur Erde, dann liefern auch für dieses System sowohl Einstein, als auch Newton ziemlich ähnliche Lösungen. Und diese Lösungen sagen, dass sich die beiden Tennisbälle voneinander entfernen - und zwar unter dem Einfluss der Gravitation des Gesamtsystems. Und genau das machen auch die Galaxien im Universum, die in der Analogie den beiden Tennisbällen entsprechen. Allerdings bleibt es eine Analogie, es gibt Probleme mit dem Bild und die hängen mit der fehlenden Zeitachse und deren Dilatation zusammen. Bei der Erde spielt die Zeitdilatation beim Fallen der Tennisbälle keine Rolle. Wenn die Galaxien auf ein "Zentrum" zufallen, dann wird die Zeitdilatation ganz wesentlich. Erst darüber kann man ein rudimentäres Verständnis darüber entwickeln, wie das ganze augenscheinlich ohne gravitatives Zentrum auskommt (im einen Fall war das die Erde, aber das Universum im ganzen hat ja kein solches Zentrum).

Und was der ganze Salat jetzt bedeutet ist folgendes:
Die Ausbreitung des Universums ist auf kleinen Skalen keineswegs eine homogene Angelegenheit. Es gibt auch Kontraktionszonen sowie große und kleine Expansionsraten, je nach örtlichen Masseverteilungen. Auf den großen Skalen ergibt sich dann praktisch der von Wikipedia nur ungefähr wiedergegebene Wert.
Das heißt, dass sich innerhalb eine Galaxie nicht irgendwelche Gravitationskräfte über die generelle Expansion legen, und diese ausgleichen, sondern dass die Zusammenballung der Galaxien schon die wirksame Raumausdehnung (in diesem Fall eben negativ) darstellt, und erst auf große Entfernungen (genauer gesagt ist nicht die Entfernung, sondern die Leere, also die Abwesenheit von Masse entscheidend) die positiven Werte erreicht werden.

Ich wünsche übrigens im folgenden viel Spass bei der neuerlichen Betrachtung der Frage, was ein Lagrangepunkt ist. :-D

ComCitCat schrieb:Keine Ahnung, warum ihr darüber anneinander geraten seid. :-D

Keine Ahnung wie du darauf kommst, Sonni ist ne total "Nette", und wir haben wirklich keinerlei Stress miteinander. Ich habe nur die Empfehlung gegeben, bei der Wahl von Analogien mit Bedacht vorzugehen. Letztlich entscheidet das ja auch jeder selbst.

Leute die mit mir Stress haben, die wissen das schon, und Sonni gehört ganz sicher nicht zu denen. :D

ComCitCat schrieb:Leider hat damit die ganze Argumentation einen gravierenden Makel. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist einfach nicht konstant. Was die Wiki beschreibt ist ein durchschnittswert über gigantische Entfernungen, nicht jedoch ein Wert für den Nahraum.

Das ist ja auch keine "Geschwindigkeit", sondern der sogenannte Hubble-Parameter, und der beschreibt die Rate, mit der sich das Universum ausdehnt. Der Wert ist nur für einen bestimmten Abstand gültig, nämlich 1 Mpc, Objekte die z.B. 10 Mpc voneinander entfernt sind, entfernen sich auch 10 mal so schnell. Ich sehe da keinen Makel.

ComCitCat schrieb:Was im Klartext bedeutet, dass eines der Ergebnisse Grundlegend falsch sein muss, weil sich die beiden Ergebnisse inklusive Fehlertoleranz nicht überschneiden! Solange nicht klar ist welches (geschweige denn warum) sollten wir die Werte als freundliches Rätselraten verstehen.

Ich gehe mal davon aus, das wird jedem klar sein. Es gibt nun mal verschiedene Meßverfahren, und wenn die unterschiedliche Ergebnisse liefern, ist zumindest einer von beiden falsch, vielleicht sogar beide. Zumindest bestätigen aber beide prinzipiell die Expansion, und die ermittelten Beträge werden sich durch neue Experimente sicher noch näher eingrenzen lassen. Ich persönlich habe damit zunächst einmal kein Problem. Ich bin da eher jeden Tag aufs neue beeindruckt, wie man angesichts der Schwierigkeiten einer solchen Messung, da überhaupt einen halbwegs brauchbaren Wert ermitteln könnte.

Ebenso halte ich die Kritik an der "Physikergemeinde" für unangebracht. Innerhalb dieser "Gemeinde" wird man den Stellenwert der newtonschen Theorien schon korrekt bewerten, dass man im Alltag immer noch so häufig auf Newton trifft, ist eher anderen Umständen geschuldet.

ComCitCat schrieb:Die Expansion des Universums kommt aber durch einen anderen Effekt zustande, der nah verwand ist, mit der Gezeitenkraft.

Diese Aussage halte ich für ein geistiges Armutszeugnis, es zeigt ganz deutlich, dass du die Expansion des Raumes nicht einmal im Ansatz verstanden hast. Wie kommst du darauf, dass die Expansion auch nur irgendetwas mit Gravitation zu tun hat?

Peter0167 schrieb:Diese Aussage halte ich für ein geistiges Armutszeugnis, es zeigt ganz deutlich, dass du die Expansion des Raumes nicht einmal im Ansatz verstanden hast. Wie kommst du darauf, dass die Expansion auch nur irgendetwas mit Gravitation zu tun hat?

Das ist ziemlich offenkundig. Mein geistiges Armutszeugnis zeugt ja wohl qua Definition von geistiger Armut. QED. Ergo habe ich die Expansion des Raumes nicht einmal im Ansatz verstanden. Worüber willst du jetzt genau noch diskutieren? :-P

@ComCitCat

Okay, das mit dem "geistigen Armutszeugnis" tut mir leid, da habe ich mich im Ton vergriffen. Ungeachtet dessen halte ich deine Aussage für sachlich falsch, auch wenn wir nach wie vor keine Ahnung haben, was wirklich hinter der Raumexpansion steckt. Wir können derzeit nur die Auswirkungen beobachten, aber die legen nahe, dass es nicht so sein kann, wie du es beschreibst, und die Gezeitenkraft ist schon mal was gänzlich anderes.

ComCitCat schrieb:Worüber willst du jetzt genau noch diskutieren? :-P

Na z.B. über deine Hypothese zu den beiden Tennisbällen, und was du damit aussagen wolltest. Natürlich bewegen die sich auseinander, einfach aus dem Grund, dass sich der eine viel dichter an der Erde befindet, als der andere, und damit auch einer größeren Gravitationsbeschleunigung ausgesetzt ist. Was ist hier z.B. mit dem "Gesamtsystem" gemeint?

Peter0167 schrieb:Na z.B. über deine Hypothese zu den beiden Tennisbällen, und was du damit aussagen wolltest. Natürlich bewegen die sich auseinander, einfach aus dem Grund, dass sich der eine viel dichter an der Erde befindet, als der andere, und damit auch einer größeren Gravitationsbeschleunigung ausgesetzt ist. Was ist hier z.B. mit dem "Gesamtsystem" gemeint?

Ja, darüber zu reden wäre ein Ansatz.
Also die Sache ist die, dass das Beispiel mit den Tennisbällen recht einfach zu begreifen ist. Die lösung ist auch klar, genau so wie du es beschrieben hast. Wir stimmen also darin überein, dass die Tennisbälle, so sie sich gegenseitig beobachten würden, feststellen, dass sie sich voneinander fort bewegen. Mehr wollte ich erstmal nicht.
Jetzt kommt natürlich ein Schlauberger und erzählt mir, dass das ja klar sei. Da wäre ja noch die Erde im Gesamtsystem Erde + 2 Tennisbälle, die die Gravitation hervoruft (der Einfluss der Tennisbälle ist ja schließlich vernachlässigbar) und nur deswegen würden die sich auseinander bewegen.
Um jetzt in deinem Weltbild zu bleiben (ich hoffe das gelingt - ich würde es anders beschreiben, aber das muss dich ja nicht jucken; aber vielleicht bekomme ich was aus deiner Sicht falsch auf die Reihe), was wäre, wenn die Erde aus unserem Beispiel hinter einem Ereignishorizont verborgen wäre? Entweder, weil sie so irre weit weg ist (dann entspräche sie dem Teil des Universums, der hinter dem Beobachtungshorizont verborgen ist - also alles, was weiter als 14 / 46 (??) ly. entfernt wäre, und über das wir ja keine Aussage machen können) oder weil sie nicht eine Erdmasse sondern meinetwegen 1000 Sonnenmassen  schwer (im Prinzip das selbe Problem) wäre!?
In dem Fall würden die Tennisbälle immer noch feststellen, dass sie sich voneinander fort bewegen. Aber sie könnten nicht mehr sagen, warum eigentlich. Denn sie können die Ursache des Gravitationspotentials nicht sehen. Und genau in der Situation stecken wir. Wobei ich wie gesagt diese Argumentation selber ablehne - weil sie im Prinzip eine Newtonsche Betrachtung der Gravitation als Ausgangspunkt nimmt -, und mich nur auf die veränderliche geometrie der Raumzeit berufen würde.

Und das Beschriebene ist genau Gezeitenkraft. Falls du es nicht glaubst schlage ich vor, du gibst mir ne Beschreibung davon, was du für Gezeitenkraft hältst und ich erkläre dann, wie die genau das mit den Tennisbällen macht. ;-)


btw - Entschuldigung angenommen und es ist alles Prima. :-)

Alles klar, wenn ich dich richtig verstehe, gehst du davon aus, die Quelle für die treibende "Kraft" bei der Expansion des Raumes ist für uns nicht erkennbar, da sie sich jenseits unseres Beobachtungshorizontes befindet. Wir können daher nur deren Wirkung beobachten. Trifft es das in etwa?

In etwa.

Aber das ist nur die Transformation von "meinem" auf "dein Weltbild" respektive den aktuellen wissenschaftlichen Konsens. Ich selbst gehe nicht davon aus, dass es ein jenseits des Ereignishorizonts gibt, wie ich schon an einigen Stellen deutlich gemacht habe. Das kann uns hier aber egal sein. Da du daran glaubst, kann ich damit argumentieren. *schulterzuck*
Ist ja nur ein Versuch das bildlich auszudrücken. :-)