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Zweifel an kosmischer Isotropie

Themen zur Kosmologie, Urknall, inflationärer Kosmologie, Expansion, Entwicklung und Zukunft des Universums
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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von ralfkannenberg » 4. Mai 2020, 15:59

tomS hat geschrieben:
4. Mai 2020, 15:16
Doch, es durchaus unumstritten, dass das Universum nicht exakt homogen ist (Galaxien, Haufen, Cluster, Voids, ... Inhomogenitäten der CMB).
Hallo Tom,

in "kleinen" Skalen wie Galaxien, Haufen, Cluster ist das Universum natürlich nicht homogen, aber das ist auch gar nicht die Aussage des Homgenitätsprinzips.

Und auch die Voids haben "nur" Ausdehnungen von 200 bis 500 Millionen Lichtjahren - das sind noch nicht einmal kosmologische Distanzen. Selbst die Large Quasar Groups erreichen "nur" Ausdehnungen von etwa maximal 4 Milliarden Lichtjahren; das ist zwar schon kosmologisch, aber noch weit weg bis zu den 13.8 Milliarden Lichtjahren.


Freundliche Grüsse, Ralf

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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von seeker » 4. Mai 2020, 16:26

tomS hat geschrieben:
4. Mai 2020, 14:55
Ich sehe schon, um deine Fragen im Detail beantworten zu können, muss ich ein paar Arbeiten lesen.
Ich bin gespannt!
Und hoffenlich kapiere ich das dann auch... :)
ralfkannenberg hat geschrieben:
4. Mai 2020, 15:11
seeker hat geschrieben:
4. Mai 2020, 13:53
Wir wissen, dass wir nicht in einem perfekt isotrop-homogenen Universum leben!
Hallo seeker,

woher wissen wir das ? Die meisten dieser Untersuchungen betreffen Strukturen der "drittgrössten" (bis ca. 2 Milliarden Lichtjahre Abstand) oder vielleicht sogar der "zweitgrössten" (bis 5 Milliarden Lichtjahre Abstand) Skalen, aber nicht die grössten Skalen, d.h. bis ~13.8 Milliarden Lichtjahre Abstand.

Und die Ergebnisse des CMB liefern zwar zweifelsohne Indizien, sind aber nach wie vor kein Consensus und entsprechend umstritten.


Freundliche Grüsse, Ralf
Es geht mir um perfekt. Zunächst zeigt und das die Beobachtung, wie Tom auch sagt, aber noch grundsätzlicher ist es m.E. ein unlösbares geometrisches Problem:

Stelle dir einen Raum vor. In diesen Raum darfst du beliebig, aber endliche viele Probeteilchen nach einem Verteilungs-Muster deiner Wahl reinsetzen (also jedes einzeln an einen Ort deiner Wahl).

Aufgabe:
Finde ein Verteilungs-Muster, aus dem sich ergibt, dass ein Beobachter an einem beliebigen Ort in diesem Raum unter jedem beliebigen Beobachtungswinkel und auch beliebigen Betrachtungswinkel immer exakt dasselbe sieht (genau das ist die Bedingung für perfekte Isotropie).
Du kannst dir dazu vorstellen, dass der Beobachter ein Fernrohr mit beliebiger Lichtstärke und Vergrößerung hätte, das er in beliebige Richtungen schwenken darf und mit dem er z.B. einen 1° (auch beliebig, aber < 360°) durchmessenden Himmelsausschnit sehen kann. Der Beobachter soll immer exakt dasselbe sehen, gleich was er auch tut.
Ich meine, du wirst festellen: Ein solches Muster existiert nicht!

Es gibt nur zwei Nicht-Muster, die das leisten:
a) vollständige Leere/Schwärze
b) vollständige Fülle/alles überstrahlende, lückenlose Helligkeit
Grüße
seeker


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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von ralfkannenberg » 4. Mai 2020, 17:08

seeker hat geschrieben:
4. Mai 2020, 16:26
Es geht mir um perfekt. Zunächst zeigt und das die Beobachtung, wie Tom auch sagt, aber noch grundsätzlicher ist es m.E. ein unlösbares geometrisches Problem:

Stelle dir einen Raum vor. In diesen Raum darfst du beliebig, aber endliche viele Probeteilchen nach einem Verteilungs-Muster deiner Wahl reinsetzen (also jedes einzeln an einen Ort deiner Wahl).

Aufgabe:
Finde ein Verteilungs-Muster, aus dem sich ergibt, dass ein Beobachter an einem beliebigen Ort in diesem Raum unter jedem beliebigen Beobachtungswinkel und auch beliebigen Betrachtungswinkel immer exakt dasselbe sieht (genau das ist die Bedingung für perfekte Isotropie).
Hallo seeker,

die Urknallprinzipien verlangen diese Art Perfektion oder Exaktheit doch gar nicht. Es geht dabei nur um die grössten Strukturen, d.h. auch nach 300000 Jahren gab es schon gewisse Inhomogenitäten, sonst wäre das Universum ja völlig gleichförmig.

Ok, man muss natürlich noch definieren, wie gross eine genügend grosse Skala ist.


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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von seeker » 4. Mai 2020, 17:15

Nun ja, ich finde solch einfache Überlegungen auch deshalb interessant, weil schon dadurch anschaulich klar wird, dass schon die schiere Materiebildung im Universum zwingend einen Symmetriebruch darstellen muss. Und darüber hinaus, dass selbst Fluktuationen im Prä-Materie-Universum einen solchen darstellen. Symmetriebrüche sind außerordentlich wichtig.
Außerdem faszinierte mich hier die Geometrie, ich hoffe da bei Mathematikern auf großes Verständnis :), selbst etwas schwächere Forderungen bei der genannten Aufgabe sind nicht erfüllbar.
Grüße
seeker


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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von Dgoe » 4. Mai 2020, 17:57

Ich kann mir nicht vorstellen, wie ein Raumbereich sich innerhalb eines größeren Raumbereichs vergrößern soll, ohne Einfluss auf recht homogen verteilte "Partikel" darin zu nehmen.

Druck ausübende oder "schiebende" Voids hingegen, die sich vergrößern, würden das Bild der Filamente gut erklären können, oder wenigstens mit dazu beitragen.

Vielleicht geben die Formeln das nur nicht direkt her, weil es ein Nebeneffekt ist, emergent entsteht sozusagen und in den Veröffentlichungen haben sie es nur vermieden, dies genauer darzulegen!?

Gruß,
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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von Skeltek » 4. Mai 2020, 18:00

Timm hat geschrieben: Abgesehen von lokalen Effekten: Licht das in eine Gravitationsdelle fällt, z.B. in einen Galaxiensuperhaufen, gewinnt beim Einfall mehr Energie als es beim beim Verlassen verliert, weil die Delle nach 50 - 100 Millionen Jahren (Zeit für die Durchquerung des Superhaufens) Jahren flacher ist (der Superhaufen nimmt an der Expansion teil).
Das war der Grund, weshalb ich Tom mehrmals fragte, ob sich die beiden Effekte überlagern. Aber selbst wenn das so sein sollte wie du es hier schreibst (Ich finde es eher komisch), dann ist es doch egal, wie flach die 'Delle' ist, solange sie aufsummiert dieselbe Tiefe hat?
Abgesehen davon... inwiefern sollte die Delle flacher werden, wen sich darum herum Raum dehnt? Wird da der Sprung von massereichem/dichten Raum gegenüber masselosem leeren Raum nciht eher größer?
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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von Dgoe » 4. Mai 2020, 22:52

Dgoe hat geschrieben:
4. Mai 2020, 17:57
Ich kann mir nicht vorstellen, wie ein Raumbereich sich innerhalb eines größeren Raumbereichs vergrößern soll, ohne Einfluss auf recht homogen verteilte "Partikel" darin zu nehmen.
Im Grunde kann ich mir das ohne Einfluss auf die Dichte nicht vorstellen. Ein mit was auch immer homogen befüllter Raum, welcher expandiert, ist doch anschließend weniger dicht gefüllt, oder?

Expandiert nur ein Teil des Raumes, so staut sich etwas an dem Rand dieses Bereiches... :?

Gruß,
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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von Timm » 4. Mai 2020, 22:57

ralfkannenberg hat geschrieben:
4. Mai 2020, 15:59
in "kleinen" Skalen wie Galaxien, Haufen, Cluster ist das Universum natürlich nicht homogen, aber das ist auch gar nicht die Aussage des Homgenitätsprinzips.
Ja, und man kann darüber streiten, auf welchen Skalen das Universum tatsächlich homogen ist. Von welcher Höhe aus betrachtet hat die Erde Kugelform?

Wenn wir finden, daß die Beobachtung (Supernovae SN Ia, CMB u.a.) mit den Vorhersagen des Lambda-CDM Modells konsistent ist, dann spricht das schon dafür, daß die Homogenität global gilt. Denn dieses Modell beruht gerade auf der Annahme globaler Homogenität und Isotropie.

Allerdings mehr nicht, schlüssig beweisen wird man das nie können.

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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von Timm » 4. Mai 2020, 23:19

Skeltek hat geschrieben:
4. Mai 2020, 18:00
Abgesehen davon... inwiefern sollte die Delle flacher werden, wen sich darum herum Raum dehnt?
Die Delle wird flacher, weil sie an der Expansion teilnimmt. Deshalb sind die Potentialunterschiede bei Einfall und Verlassen nicht mehr gleich groß.

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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von Skeltek » 5. Mai 2020, 00:30

Ich halte das aber irgendwie widersprüchlich zu dem, was Tom sagte. Es hieß das Photon würde nicht mit expandieren, weil der Potentialtopf/Delle statisch sei.
Jetzt - nachdem das nicht-Mitexpandieren des Photons belegt ist - kommst du und biegst das irgendwie so hin, der Potentialtopf/Delle würde expandieren, aber das Photon darin bliebe unverändert.
Und 'Delle wird flacher' ist so allgemein gesprochen, daß man sich alles mögliche darunter vorstellen kann: Anheben des Potential-Tals, Absenken der Potential-Plateaus, Verringerung des Gefälles durch Dehnung usw. Mit sind mindestens 9 Möglichkeiten in den Sinn gekommen, wie ich das interpretieren könnte. Will nicht auf einem Falschverstehen und einem unpassenden Kommentar basierend dann weiter diskutieren, bis man nach 10-maligem Hin- und Her-Schreiben merkt, daß man ne Seite vorher mal etwas falsch verstanden hat :(
Timm hat geschrieben: Die Delle wird flacher, weil sie an der Expansion teilnimmt.
So, wie du es jetzt geschrieben hast klingt es danach, daß die gesamte Anordnung gleichmäßig in alle Raumrichtungen gedehnt wird.
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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von tomS » 5. Mai 2020, 00:39

Es gibt diverse Modelle.

Wenn die Delle einer Galaxie entspricht, dann expandiert sie nicht und wird nicht flacher. Wenn die Delle einem sehr großen und etwas dichteren Raumbereich entspricht, dann expandiert sie.

Wenn wir Licht einer weit entfernten Galaxie durch eine nähere Galaxie hindurch beobachten, dann benötigen wir für die nähere Galaxie das statistische Modell.
Gruß
Tom

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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von seeker » 5. Mai 2020, 08:38

Ich glaube, die Quantitäten sind hier sehr wichtig: Wie groß ist welcher Effekt in welche Richtung, statisch, dynamisch? Welches Szenario genau liegt vor?

Graviatationspotentialtöpfe, die 'gedehnt' werden, weil die beinhaltete Masse sich ausdünnt, werden flacher, d.h. auch ihr Minimum ist dann weniger tief, wird angehoben (genauer: es verändert sich der gesamte Potentialverlauf, in unendlicher Entfernung bleibt alles gleich).

Gravitationstöpfe sind prinzipiell immer unendlich groß und im Fernfeld ist es auch recht gleich, wie ausgedehnt und dicht die Masse in der Gravquelle ist, es spielt dort praktisch nur noch eine Rolle, wie viel Masse drin ist.
Außerdem ist die Situation nie ganz symmetrisch:

Sender/Quelle->Photon ---<<<<Graviatationspotentialtop>>>>--- Empfänger

Das Minimum von der Topfdelle ist praktisch nie genau in der Mitte zwischen Sender und Empfänger und bleibt dort auch nicht und kreisrund ist es auch nicht. Im Gegenteil kann das auch gerade da sein, wo der Sender sitzt oder der Empfänger - oder bei zwei Töpfen beide - oder umgekehrt keiner.
Wo sitzt heute die Erde? Wo sitzen (saßen) Photonen, die wir heute als CMB-zugehörig identifizieren?

Außerdem: Die Anwesenheit eines Graviationstopfes, wo ein Photon durchfliegt, verlängert den Weg und damit die Flugzeit im Vergleich dazu, wenn da nichts wäre, wegen der gravitativen RZ-Krümmung. Mehr Flugdauer -> mehr Zeit für die Expansion, um auf das Photon zu wirken -> mehr Rotverschiebung

Dieser Weg hier ist kürzer/schneller:
Sender/Quelle->Photon ------------------------------------------------- Empfänger

Und: Photonen aus dichteren Bereichen des damaligen Plasmas vom CMB entkoppelten etwas später und saßen in Bereichen von mehr Masse bei der Entsendung. Im Fernfeld ist auch dieses schiere mehr an Masse relevant.

Und: Die Quelle des CMB war 3D, nicht 2D. D.h.: CMB-Photonen, die uns genau heute erreichen, werden i.d.R. mehrere (viele) dichtere und weniger dichte Bereiche im Wechsel durchflogen haben.

Fazit: Die Sache ist kompliziert.
Grüße
seeker


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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von Skeltek » 5. Mai 2020, 09:54

Wenn man Materie in relativ homogenen konzentrischen Sphäroid-Oberflächen verteilt, dann ist die Gravitation außerhalb der äußersten Sphäroids statisch betrachtet immer gleich, egal ob die inneren Sphäroide kontrahieren oder sonstwas machen. Die Tiefe des äußeren Sphäroides im unendlich ausgedehnten Potentialfeld bleibt gleich. Deshalb ist für mich nicht nachvollziehbar, weshalb es den Gravitationstopf höherenergetischer verlassen sollte, als es ihn betreten hat.

Wenn der Boden des Topfes angehoben würde, weil die Massen darin Abstand zueinander gewinnen, dann kann man das höchstens auf die Expansions zurückführen. Es ist für mich immer noch nicht klar, weshalb im Falle dieser als einzig übrig bleibenden Interpretation, die (egal wie wenig dichte) Materie den Effekten der Expansion erliegen sollte, während das Licht darin nicht niederenergetischer wird.

Wäre nett, wenn Timm erläutern könnte, wie das funktionieren soll.
seeker hat geschrieben: Graviatationspotentialtöpfe, die 'gedehnt' werden, weil die beinhaltete Masse sich ausdünnt, werden flacher, d.h. auch ihr Minimum ist dann weniger tief, wird angehoben (genauer: es verändert sich der gesamte Potentialverlauf, in unendlicher Entfernung bleibt alles gleich).
Ich denke darauf läuft es hinaus und du hast es denke ich ganz gut umschrieben. Letztlich wird der Topf nur innerhalb des undichter werdenden Bereiches flacher, so wie bei einem Stern die Anziehungskraft in Richtung Mittelpunkt abnimmt, wenn man sich innerhalb des Sternes diesem nähert.
Das ist aber im Falle von Galaxien oder ähnlichem höchstens auf die Expansion zurückführbar, die aber meiner Meinung nach dann auch auf die Photonen einwirkt. In jedem Fall führt dies nicht zu einem Energiegewinn des Photons.
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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von ralfkannenberg » 5. Mai 2020, 10:17

Dgoe hat geschrieben:
4. Mai 2020, 17:57
Vielleicht geben die Formeln das nur nicht direkt her, weil es ein Nebeneffekt ist, emergent entsteht sozusagen und in den Veröffentlichungen haben sie es nur vermieden, dies genauer darzulegen!?
Hallo Dgoe,

das ganze ist ja ein neues und noch grossenteils unverstandenes Forschungsgebiet und tatsächlich werden die Formeln manches noch nicht hergeben können. Aber nicht, weil es nur ein "Nebeneffekt" ist, sondern weil man es einfach noch nicht besser weiss. Kommt hinzu, dass auch die Beobachtungen der zugrundeliegenden Phänomene alles andere als trivial sind.

In einer solchen Situation muss man offen für verschiedene theoretische Ansätze und Szenarien sein und kann sich letztlich nur darauf konzentrieren, offensichtliche Widersprüche zu vermeiden.


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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von ralfkannenberg » 5. Mai 2020, 10:20

Dgoe hat geschrieben:
4. Mai 2020, 22:52
Im Grunde kann ich mir das ohne Einfluss auf die Dichte nicht vorstellen. Ein mit was auch immer homogen befüllter Raum, welcher expandiert, ist doch anschließend weniger dicht gefüllt, oder?
Hallo Dgoe,

das dürfte in einem Nicht-Steady State-Modell richtig sein, aber wo siehst Du da Unstimmigkeiten ?


Freundliche Grüsse, Ralf

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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von ralfkannenberg » 5. Mai 2020, 10:25

Timm hat geschrieben:
4. Mai 2020, 22:57
ralfkannenberg hat geschrieben:
4. Mai 2020, 15:59
in "kleinen" Skalen wie Galaxien, Haufen, Cluster ist das Universum natürlich nicht homogen, aber das ist auch gar nicht die Aussage des Homgenitätsprinzips.
Ja, und man kann darüber streiten, auf welchen Skalen das Universum tatsächlich homogen ist. Von welcher Höhe aus betrachtet hat die Erde Kugelform?
Hallo Timm,

das ist aber nicht ganz der Punkt, denn wir wissen, dass das Universum in kleineren Skalen - schon auf denjenigen der Large Quasar Groups, die immerhin fast ein Drittel ins beobachtbare Universum hinausreichen, nicht homogen ist.

Diese Skala ist also nicht gross genug. Das braucht sie aber auch nicht, da dies dem Homogenitätsprinzip nicht widerspricht.

Timm hat geschrieben:
4. Mai 2020, 22:57
Wenn wir finden, daß die Beobachtung (Supernovae SN Ia, CMB u.a.) mit den Vorhersagen des Lambda-CDM Modells konsistent ist, dann spricht das schon dafür, daß die Homogenität global gilt. Denn dieses Modell beruht gerade auf der Annahme globaler Homogenität und Isotropie.

Allerdings mehr nicht, schlüssig beweisen wird man das nie können.
So ist das, doch geht es in diesem Thread ja darum, dass es Messergebnisse gibt, die daran Zweifel aufkommen lassen.


Freundliche Grüsse, Ralf

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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von Timm » 5. Mai 2020, 10:27

Skeltek hat geschrieben:
5. Mai 2020, 00:30
Timm hat geschrieben: Die Delle wird flacher, weil sie an der Expansion teilnimmt.
So, wie du es jetzt geschrieben hast klingt es danach, daß die gesamte Anordnung gleichmäßig in alle Raumrichtungen gedehnt wird.
Richtig, wie erwähnt ist der gravitative Zusammenhalt eines Galaxien Superhaufens sehr schwach, weshalb er gedehnt wird.

Schau hier:

https://en.wikipedia.org/wiki/Sachs%E2% ... lfe_effect

Accelerated expansion due to dark energy causes even strong large-scale potential wells (superclusters) and hills (voids) to decay over the time it takes a photon to travel through them. A photon gets a kick of energy going into a potential well (a supercluster), and it keeps some of that energy after it exits, after the well has been stretched out and shallowed. Similarly, a photon has to expend energy entering a supervoid, but will not get all of it back upon exiting the slightly squashed potential hill.

Der Effekt beruht auf der isotropen Gezeitenkraft (beim SL radial), die an der Delle "zerrt". Ursache ist die beschleunigte Expansion, d.h. ä > 0 (zweite Ableitung des Skalenfaktors).

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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von Timm » 5. Mai 2020, 10:47

ralfkannenberg hat geschrieben:
5. Mai 2020, 10:25
das ist aber nicht ganz der Punkt, denn wir wissen, dass das Universum in kleineren Skalen - schon auf denjenigen der Large Quasar Groups, die immerhin fast ein Drittel ins beobachtbare Universum hinausreichen, nicht homogen ist.
Da ist die Strukturbildung bereits weit fortgeschritten. Zum Zeitpunkt der Freisetzung der Hintergrundstrahlung ist das noch nicht so, die Temperaturabweichungen vom Mittelwert liegen beim CMB bei 10^-4 K.
ralfkannenberg hat geschrieben:
5. Mai 2020, 10:25
So ist das, doch geht es in diesem Thread ja darum, dass es Messergebnisse gibt, die daran Zweifel aufkommen lassen.
Allerdings seit längerer Zeit im Thread schon nicht mehr.

Ich hatte das nur flüchtig verfolgt. Das paper wurde mit einiger Skepsis aufgenommen. Und daran wird sich wenig ändern, solange die Bestätigung durch eine unabhängige Arbeitsgruppe nicht vorliegt. Also abwarten und Tee trinken. Bis das geklärt ist, sind Spekulationen reichlich müßig.

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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von Dgoe » 5. Mai 2020, 12:48

Hallo Ralf,

ich beziehe mich auf einen Teil der Überlegungen in diesem Thread auf Seite 3, hier einmal in den Kontext gebracht:
seeker hat geschrieben:
30. Apr 2020, 08:24
Ich glaube, es gibt noch eine Problematik. Ein Void sollte nämlich nur dann stärker expandieren können als seine Umgebenung, wenn dafür Platz ist. Oder soll ich mir vorstellen, er schiebt seine dichtere Umgebung in allen Raumrichtungen weg (die müsste dabei dann aber ausdünnen, dem wirkt die Gravitation dort entgegen), die ja auf noch größerer Skala betrachtet (also Bereich Void + dichtere Umgebung) auch vielleicht gar kein Void ist?
Und was, wenn hinter der dichteren Umgebung der nächste Void kommt, wird diese dann von mehreren Seiten zusammengedrückt?
Das scheint mir jedenfalls eine komplexe Wechselwirkung zu sein.

Das hier wundert mich daher überhaupt nicht:
tomS hat geschrieben:
30. Apr 2020, 00:13
Mit derartigen inhomogenen Modellen wird gearbeitet, dabei sind die Gleichungen jedoch kaum noch analytische lösbar.
Und die Bildung von Filamenten (dichtere Materiebereiche) am Rande von bzw. zwischen Blasen (Voids) macht plötzlich Sinn...
tomS hat geschrieben:
30. Apr 2020, 13:06
seeker hat geschrieben:
30. Apr 2020, 08:24
Ich glaube, es gibt noch eine Problematik. Ein Void sollte nämlich nur dann stärker expandieren können als seine Umgebenung, wenn dafür Platz ist. Oder soll ich mir vorstellen, er schiebt seine dichtere Umgebung in allen Raumrichtungen weg ...
Der Void bildet neuen Raum, der umgebende wird nicht verdrängt.

Du kannst Swiss Cheese Modelle konstruieren, in denen ein nahezu statischer Bulk expandierende Blasen enthält.

Stell dir einen Luftballon vor, dessen Haut du mit Klebeband teilweise fixierst, um ihn dann weiter aufzublasen; dadurch bilden sich Beulen aus, während der fixierte Bereich statisch bleibt.

In der Praxis würde der Bulk durch Materiefilamente - also Galaxienhaufen und -superhaufen - gebildet.
tomS hat geschrieben:
30. Apr 2020, 23:05
Timm hat geschrieben:
30. Apr 2020, 19:56
The accelerated expansion of our universe happens in the voids themselves, and these voids literally push on their surroundings, driving apart the galaxies and dissolving the great cosmic web that took billions of years to construct.
Käse bzw. wieder missverständlich.

„..., und diese Hohlräume drücken buchstäblich auf ihre Umgebung, treiben die Galaxien auseinander ...“

Nein!

Da wirkt keine Kraft, da wird nichts geschoben ... es entsteht einfach „mehr Raum“ innerhalb der Voids, ohne dass der umgebende Raum das „merkt“.
Dgoe hat geschrieben:
4. Mai 2020, 02:58
[Zitat von TomS]

Hallo Tom,

wieso Du das als Käse bezeichnest, finde ich Banane von Dir.

Nimm einen Kubus an dessen Ecken sich Voids ausdehnen, also mehr Raum gewinnen, was passiert wohl im Mittelpunkt des Kubus? Da wird natürlich geschoben und gequetscht, zerdrückt dann, vergiss die Ballon-Analogie, hier komplett ungültig.

Du verwechselt das mit der Dichte, die sich innerhalb eines Volumens ändern kann, verschieden sein kann - aber wir reden hier vom Raum! Wo soll der denn hin sonst in 4,5,15D?

Gruß,
Dgoe
Skeltek hat geschrieben:
4. Mai 2020, 06:05
Hmm, ich könnte jetzt entweder ein Argument für Dgoe bringen oder eins für Tom... :-)
  • pro Tom: Wenn man ein kleines Haus auf jeder Seite um 100m² erweitern möchte, ist das Argument unsinnig zu sagen, daß im Haus nicht genug Platz dafür wäre, oder man die Fußboden-Kacheln im Bad verkleinern müsste, damit genug Platz für die 100m² entsteht.
  • pro Dgoe: Interessant wäre natürlich der Gedanke, daß die Abstände der Void-Mittelpunkte gleich blieben, während sich die Distanz zum gemeinsamen Mittelpunkt erhöht.
ps@Tom: Ich bin da deiner Meinung, will aber die Möglichkeit einer unidirektionalen Distanzvergrößerung nicht unbedingt ausschließen. Wir arbeiten immerhin alle auf der Annahme, daß Raumexpansion grundsätzlich gleichmäßig omnidirektional ist, ähnlich dem Druck. Letzteres könnte aber lediglich ein Resultat der relativ homogenen Materieverteilung des Universums sein. In der Form aber wie es Dgoe aber formuliert hat sehe ich einen Widerspruch:
@Dgoe: Du schreibst doch, daß die Voids selbst den Abstand zueinander und zum Mittelpunkt vergrößern. Warum sollte etwas, das den Abstand zu mir vergößert, Druck auf mich ausüben?

Mit einem ähnlichen Argument, das ich hier Dgoe an den Kopf knalle, finde ich übrigens auch die Begründung ziemlich dürftig, weshalb die Gravitation der Expansion entgegen wirken soll. Es ist kein 'Drücken', wieso sollte ein 'Ziehen' dem dann entgegen wirken?
Die Potentialtöpfe kann man als Erklärung nicht nehmen in einem offenen System, zumal deren statische Potentialsumme sich ja erst als emergentes Phänomen in geschlossenen Systemen ergibt.
tomS hat geschrieben:
4. Mai 2020, 07:13
Dgoe hat geschrieben:
4. Mai 2020, 02:58
Da wird natürlich geschoben und gequetscht, zerdrückt dann ...
Das würde bedeuten, dass ein stärker expandierender Raumbereich eine Kraft oder einen Druck auf andere Bereiche ausübt.

Zeig mir bitte die Gleichungen, in der diese Terme drin stehen.

https://arxiv.org/pdf/1002.4610.pdf

In Abschnitt 5 wird diskutiert, wie verschiedene Bereiche „zusammengesetzt“ werden. Dieses Zusammensetzen erfordert geeignete Randbedingungen; einen „Druck“ oder eine „Kraft“ auf benachbarte Bereiche kann man nicht erkennen.

Es gibt diverse weitere Veröffentlichungen, aus denen ebenfalls nichts derartiges hervorgeht.
Dgoe hat geschrieben:
4. Mai 2020, 17:57
Ich kann mir nicht vorstellen, wie ein Raumbereich sich innerhalb eines größeren Raumbereichs vergrößern soll, ohne Einfluss auf recht homogen verteilte "Partikel" darin zu nehmen.

Druck ausübende oder "schiebende" Voids hingegen, die sich vergrößern, würden das Bild der Filamente gut erklären können, oder wenigstens mit dazu beitragen.

Vielleicht geben die Formeln das nur nicht direkt her, weil es ein Nebeneffekt ist, emergent entsteht sozusagen und in den Veröffentlichungen haben sie es nur vermieden, dies genauer darzulegen!?

Gruß,
Dgoe
Dgoe hat geschrieben:
4. Mai 2020, 22:52
[...]

Im Grunde kann ich mir das ohne Einfluss auf die Dichte nicht vorstellen. Ein mit was auch immer homogen befüllter Raum, welcher expandiert, ist doch anschließend weniger dicht gefüllt, oder?

Expandiert nur ein Teil des Raumes, so staut sich etwas an dem Rand dieses Bereiches... :?

Gruß,
Dgoe
Dann noch Deine letzten 2 Posts zu diesem eher Unterthema des Threads...

Gruß,
Dgoe
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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von seeker » 5. Mai 2020, 13:22

Skeltek hat geschrieben:
5. Mai 2020, 09:54
Wenn man Materie in relativ homogenen konzentrischen Sphäroid-Oberflächen verteilt...
Könntest du bitte versuchen einfachere Worte/Formulierungen zu wählen, damit ich sie (leichter) verstehe? :)
Skeltek hat geschrieben:
5. Mai 2020, 09:54
enn der Boden des Topfes angehoben würde, weil die Massen darin Abstand zueinander gewinnen, dann kann man das höchstens auf die Expansions zurückführen.
Gewöhnlicher Impuls und Drehimpuls wäre eine weitere Möglichkeit, das reicht aber dann auch schon.
Wichtig ist aus meiner Sicht, wie schon gesagt, dass die Geschichte in aller Regel nicht symmetrisch ist (Gravpotential beim Aussenden des Photons ist ungleich Gravpotential beim Empfangen des Photons) und der Faktor 'Laufzeit Sender->Empfänger' für die resultierende Rotverschiebung auch relevant ist, wobei diese durch zu durchlaufende Gravtöpfe verlängert wird.
Skeltek hat geschrieben:
5. Mai 2020, 09:54
Das ist aber im Falle von Galaxien oder ähnlichem höchstens auf die Expansion zurückführbar, die aber meiner Meinung nach dann auch auf die Photonen einwirkt. In jedem Fall führt dies nicht zu einem Energiegewinn des Photons.
Unterm Strich führt es zu etwas stärkerer Energieabnahme (Rotverschiebung) des durchlaufenden Photons (bis es uns, den Empfänger erreicht), wie wenn da kein Gravtopf im Weg gewesen gewesen wäre, schon deshalb, weil der Gravtopf die Laufzeit des Photons verlängert und somit die kosmische Expansion länger wirken kann.
Die Asymmetrie kann außerdem dergestalt sein, dass Photonen mitten in der Senke eines Gravtopfes ausgesandt wurden (zum Zeitpunkt der Entstehung der CMB-Strahlung), wodurch sich auch eine zusätzliche Rotverschiebung ergibt.
Eine Rot- oder Blauverschiebung allein durch das symmetrische Durchlaufen eines statischen Gravtopfes von einem Ende zum anderen existiert allerdings nicht.
Grüße
seeker


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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von seeker » 5. Mai 2020, 13:36

ralfkannenberg hat geschrieben:
5. Mai 2020, 10:25
denn wir wissen, dass das Universum in kleineren Skalen - schon auf denjenigen der Large Quasar Groups, die immerhin fast ein Drittel ins beobachtbare Universum hinausreichen, nicht homogen ist.

Diese Skala ist also nicht gross genug. Das braucht sie aber auch nicht, da dies dem Homogenitätsprinzip nicht widerspricht.
Ich denke, das ist der eigentliche Punkt.
Die eigentliche Frage lautet:

Falls wir das Universum ungefähr als homogen-isotrop annehmen dürfen, ab welcher Skala dürfen wir das dann?
Und gibt es diese Skala überhaupt, ist das Universum groß genug dafür?

Klar ist bereits, dass diese Skala sehr groß sein muss.
Und wie ich schon fragte: Was genau ist "ungefähr homogen-isotrop"?
Das ist etwas, das wir selbst festlegen müssen, wo da die Grenze sein soll, es ist nichts, "das in der Natur objektiv so vorliegt".
Wo wir die festlegen ist davon abhängig, was wir haben wollen, was funktioniert, was wir für unsere Modelle und unser Verständnis benötigen und was wir wissen und was nicht.
Grüße
seeker


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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von Skeltek » 5. Mai 2020, 15:24

seeker hat geschrieben:
5. Mai 2020, 13:22
Skeltek hat geschrieben:
5. Mai 2020, 09:54
Wenn man Materie in relativ homogenen konzentrischen Sphäroid-Oberflächen verteilt...
Könntest du bitte versuchen einfachere Worte/Formulierungen zu wählen, damit ich sie (leichter) verstehe? :)
Ich hatte versucht es auf ein Minimum an Wörtern zu beschränken, mit dem es noch eindeutig bleibt was ich meine.
Wenn du ein Sphäroid von 1AU hast, spielt es für die Umgebung gravitativ (jedenfalls statisch gesehen) keine Rolle, ob die Masse z.B. gleichmäßig in der Kugel, konzentriert in ihrem Mittelpunkt oder als eine leere Kugelschale vorliegt.

Klar gibt es noch den Unterschied, daß eine Gravitationswelle abgestrahlt wird, falls z.B. eine Hohlkugel zu einer Punktmasse kolabiert, und somit Energie abgestrahlt wird. Aber wir sprechen hier ja von einer schlichten Dehnung des Raumes, wo eher von einer Energiezunahme (also dem Gegenteil des Abstrahlens) zu sprechen wäre.

Ich verstehe deine Ausführungen schon. Gerade deshalb bin ich ja gerade am Nachbohren. Den Sachverhalt stufe ich als komplexer ein als gedacht bzw auf mehrere Arten formulierbar.
seeker hat geschrieben: Unterm Strich führt es zu etwas stärkerer Energieabnahme (Rotverschiebung) des durchlaufenden Photons (bis es uns, den Empfänger erreicht), wie wenn da kein Gravtopf im Weg gewesen gewesen wäre, schon deshalb, weil der Gravtopf die Laufzeit des Photons verlängert und somit die kosmische Expansion länger wirken kann.
So sehe ich das ja auch. Deshalb kann ich immer noch nicht nachvollziehen, wieso die Energiezunahme beim Verlassen des Topfes kleiner sein soll als die Energieaufnahme beim Betreten des Areals. Ich will das hier nicht ausschließen, für mich ist das aber auf die Schnelle nicht nachvollziehbar.

Vor allem der von Timm als Erläuterung erwähnte Abschnitt
Wikipedia hat geschrieben: Accelerated expansion due to dark energy causes even strong large-scale potential wells (superclusters) and hills (voids) to decay over the time it takes a photon to travel through them. A photon gets a kick of energy going into a potential well (a supercluster), and it keeps some of that energy after it exits, after the well has been stretched out and shallowed. Similarly, a photon has to expend energy entering a supervoid, but will not get all of it back upon exiting the slightly squashed potential hill.
sagt etwas anderes aus als bei der vorherigen Formulierung
Timm hat geschrieben:Abgesehen von lokalen Effekten: Licht das in eine Gravitationsdelle fällt, z.B. in einen Galaxiensuperhaufen, gewinnt beim Einfall mehr Energie als es beim beim Verlassen verliert, weil die Delle nach 50 - 100 Millionen Jahren (Zeit für die Durchquerung des Superhaufens) Jahren flacher ist (der Superhaufen nimmt an der Expansion teil).
Bei einem wird das Betreten von Voids behandelt und die verringerte Blauverschiebung beim Widereintritt in das dichtere Areal.
Beim anderen wird das umgemünzt auf das Betreten und widerverlassen von Gravitationstöpfen, was so ein völlig anderer Kontext ist.
Die Aussage aus dem Ersten ist auf das Zweite gar nicht anwendbar und dort so formuliert falsch.
Gödel für Dummies:
  • Unentscheidbarkeit - Dieser Satz ist wahr.
  • Unvollständig - Aussage A: Es existiert nur ein Element A.
  • Widersprüchlich - Dieser Satz ist falsch.

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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von ralfkannenberg » 5. Mai 2020, 15:47

Skeltek hat geschrieben:
5. Mai 2020, 15:24
Vor allem der von Timm als Erläuterung erwähnte Abschnitt
Wikipedia hat geschrieben: Accelerated expansion due to dark energy causes even strong large-scale potential wells (superclusters) and hills (voids) to decay over the time it takes a photon to travel through them. A photon gets a kick of energy going into a potential well (a supercluster), and it keeps some of that energy after it exits, after the well has been stretched out and shallowed. Similarly, a photon has to expend energy entering a supervoid, but will not get all of it back upon exiting the slightly squashed potential hill.
sagt etwas anderes aus als bei der vorherigen Formulierung
Timm hat geschrieben:Abgesehen von lokalen Effekten: Licht das in eine Gravitationsdelle fällt, z.B. in einen Galaxiensuperhaufen, gewinnt beim Einfall mehr Energie als es beim beim Verlassen verliert, weil die Delle nach 50 - 100 Millionen Jahren (Zeit für die Durchquerung des Superhaufens) Jahren flacher ist (der Superhaufen nimmt an der Expansion teil).
Bei einem wird das Betreten von Voids behandelt und die verringerte Blauverschiebung beim Widereintritt in das dichtere Areal.
Beim anderen wird das umgemünzt auf das Betreten und widerverlassen von Gravitationstöpfen, was so ein völlig anderer Kontext ist.
Die Aussage aus dem Ersten ist auf das Zweite gar nicht anwendbar und dort so formuliert falsch.
Hallo Skel,

kannst Du mir biite auf die Spünge helfen ? Ich sehe den Unterschied nicht ...


Freundliche Grüsse, Ralf

Skeltek
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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von Skeltek » 5. Mai 2020, 16:42

ralfkannenberg hat geschrieben:
5. Mai 2020, 15:47
kannst Du mir biite auf die Spünge helfen ? Ich sehe den Unterschied nicht ...
Hi, gerne
Wikipedia hat geschrieben: Accelerated expansion due to dark energy causes even strong large-scale potential wells (superclusters) and hills (voids) to decay over the time it takes a photon to travel through them. A photon gets a kick of energy going into a potential well (a supercluster), and it keeps some of that energy after it exits, after the well has been stretched out and shallowed. Similarly, a photon has to expend energy entering a supervoid, but will not get all of it back upon exiting the slightly squashed potential hill.
In der Mitte eines Superclusters wird ein Photon emmitiert, welches diesen verlässt und viel Energie verliert, wenn es in einen großen Void bzw Leerraum wechselt (es muss aus dem Potentialtief heraus). Danach expandiert der Supercluster, wodurch den Potentialtopf in der Mitte weniger tief ist. Wenn das Photon den Void wieder verlässt, den gedehnten Supercluster (kann auch ein anderer sein) wieder betritt und sich dort in der Mitte wieder findet, dann hat es weniger Energie als bei seiner Emmission, weil es beim Widereintritt weniger Energie wieder zurück kriegt, als es beim Verlassen aufwenden musste (der Weg zurück ins Potentialtal ist nicht mehr so tief). Das ist unabhängig von der Expansion, welche das Photon im Void erlebt hat.
Hier wird der Void als Nullniveau betrachtet. Selbst wenn der Void nicht expandiert sondern nur der Supercluster expandieren würde, würde das Photon unter dem Strich Energie verlieren. Meine Vermutung ist, daß der Energieverlust derselbe gewesen wäre, wie wenn das Photon im Supercluster geblieben wäre und die Expanson dort live miterlebt hätte.
Timm hat geschrieben:Abgesehen von lokalen Effekten: Licht das in eine Gravitationsdelle fällt, z.B. in einen Galaxiensuperhaufen, gewinnt beim Einfall mehr Energie als es beim beim Verlassen verliert, weil die Delle nach 50 - 100 Millionen Jahren (Zeit für die Durchquerung des Superhaufens) Jahren flacher ist (der Superhaufen nimmt an der Expansion teil).
Timm betrachtet hier den Supercluster als Nullniveau und sagt, daß das Photon beim Betreten des Clusters Energie gewinnt und beim Verlassen weniger verliert. Dann zieht er den Schluss, daß das Photon unterm Strich Energie gewonnen habe. Der Schluss ist jedoch meiner Meinung nach falsch. Das Photon verliert während der Verweildauer im Supercluster vermutlich dieselbe Menge Energie, wie es im ersten Beispiel durch seine Abwesenheit verloren hätte.
Das Photon wird meiner Meinung nach vermutlich mit derselben Energie im Void ankommen, wie es ihn verlassen hat (Wir lassen die Expansion des Voids selbst mal aus dem Spiel um es auf den Sachverhalt der Expansion des Superclusters zu reduzieren). Das Anheben des Potentialtopf-Bodens entspricht vermute ich mal exakt der Rotverschiebung durch die Expansion des Superclusters, die ein Photon erfahren hätte, wenn es die Zeit im Cluster verbringt.

Ich hoffe der Unterschied der Aussagen ist jetzt etwas klarer. Man kann Timms Aussage nicht von dem englischen Text herleiten.
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  • Unvollständig - Aussage A: Es existiert nur ein Element A.
  • Widersprüchlich - Dieser Satz ist falsch.

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Re: Zweifel an kosmischer Isotropie

Beitrag von Timm » 5. Mai 2020, 17:44

Skeltek hat geschrieben:
5. Mai 2020, 16:42
Timm betrachtet hier den Supercluster als Nullniveau und sagt, daß das Photon beim Betreten des Clusters Energie gewinnt und beim Verlassen weniger verliert. Dann zieht er den Schluss, daß das Photon unterm Strich Energie gewonnen habe.
Wo ziehe ich den?

Bitte genau lesen:

Ich: "Licht das in eine Gravitationsdelle fällt, z.B. in einen Galaxiensuperhaufen, gewinnt beim Einfall mehr Energie als es beim beim Verlassen verliert." Also netto Energiegewinn.

Wikipedia: " A photon gets a kick of energy going into a potential well (a supercluster), and it keeps some of that energy after it exits, " Also netto Energiegewinn.

Alles klar jetzt?

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