Rotverschiebung, Blauverschiebung -> Doppler Effekt?
26.12.2018 um 16:32In einem anderen Thread Das Ei das sich selbst gelegt hat kam die Frage bzw. Unklarheiten auf, wie sich die kosmologische Rotverschiebung mit der Energieerhaltung verhält. Da sich durch den Raumzuwachs im expandierenden Universum die Wellenlänge des Lichts auf seiner Reise vergrößert, geht anscheinend Energie verloren. Dazu findet man verschiedene Aussagen.
Z.B. im Wikipedia-Artikel Rotverschiebung
1.
Zusatzfrage:
Läuft das Bild, dass wir von einem rotverschobenen Himmelskörper sehen in Zeitlupe ab?
Z.B. im Wikipedia-Artikel Rotverschiebung
Da sich das Universum mit der Zeit verändert – es dehnt sich aktuell aus – geht die Energie der Photonen in der Form von Arbeit in die Expansion des Universums ein. Entsprechend, sollte das Universum irgendwann doch wieder kontrahieren, würde die Energie dann wieder an blauverschobene Photonen zurückgegeben.Bei Spektrum.de Lexikon Rotverschiebung heißt es:
Das aus der Thermodynamik bekannte Prinzip der Energieerhaltung gilt nur für zeitlich unveränderliche abgeschlossene Systeme. Da sich das Universum momentan ausdehnt und somit verändert, verliert ein Photon das zu einem früheren Zeitpunkt ausgesandt wurde und sich im expandierenden Raum bewegt, Energie und wird ins Rote verschoben.
der Energieerhaltungssatz wird nicht verletzt. Man darf eben nur die Energie im Bezugssystem Galaxie mit derjenigen im Bezugssystem Erde vergleichen, wenn man auch berücksichtigt, dass das Universum zum Zeitpunkt der Emission des Photons in der Galaxie ein anderes Universum war, als zum Zeitpunkt der Ankunft des Photons auf der Erde! Präzise gesagt unterscheiden sich beide Bezugssysteme im Skalenfaktor R(t), auch Weltradius genannt. 'Rotverschobene, kosmologische Photonen' sind ähnlich zu den 'gravitationsrotverschobenen Photonen' in einem Schwerefeld zu sehen. Denn die Strahlungsenergie geht in beiden Fällen an die (dynamische bzw. gekrümmte) Raumzeit verloren. Kosmologische Rotverschiebung und Gravitationsrotverschiebung sind rein geometrische Effekte.In dem anderen Tread schrieb @perttivalkonen
perttivalkonen schrieb:Nun stell Dir vor, auf dem Weg dieses Lichtstrahls von einer Lichtsekunde Länge hin zu jenem komplettabsorbierenden Zielobjekt expandiert der Raum. Und das Licht ist so lange unterwegs, daß bis zum Erreichen des Zieles die Wellenlänge exakt verdoppelt wurde.Ich sehe hier drei Aussagen:
Wo ist nun die Energie der Photonen dieses Lichtstrahls, welche diese während der Raumexpansion abgegeben haben?
Richtig, sie ist nicht irgendwo hin verschwunden, sie wurde auch nicht zur Raumexpansion verwendet. Aber jedes Photon hat dennoch die Hälfte seiner Energie abgegeben. Eine Sekunde lang Strahlenabsorption bringt dem Zielobjekt nur noch halbe absorbierte Energie.
Aber aus dem Lichtstrahl von einer Lichtsekunde Länge ist ja ein Lichtstrahl von zwei Lichtsekunden Länge geworden. Das Zielobjekt nimmt also doppelt so lang, zwei Sekunden lang, Licht auf. Pro Sekunde nur halb so viel Energie wie bei ungestrecktem Licht, aber eben doppelt so lange davon. Macht unterm Strich 1=1.
1.
Da sich das Universum mit der Zeit verändert – es dehnt sich aktuell aus – geht die Energie der Photonen in der Form von Arbeit in die Expansion des Universums ein.2.
... die Strahlungsenergie geht [...] an die [...] Raumzeit verloren.3.
...sie (die Energie) ist nicht irgendwo hin verschwunden [...] aus dem Lichtstrahl von einer Lichtsekunde Länge ist ja ein Lichtstrahl von zwei Lichtsekunden Länge gewordenSagen die drei Aussagen, das Gleiche aus? Einmal wird Arbeit verrichtet, einmal verschwindet Energie, einmal bleibt der Energiebetrag unverändert im System (Universum) - verteilt sich lediglich auf eine andere Strecke bzw. ein anderes Volumen.
Zusatzfrage:
Läuft das Bild, dass wir von einem rotverschobenen Himmelskörper sehen in Zeitlupe ab?