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Wege/Richtungen im Universum

Themen zur Kosmologie, Urknall, inflationärer Kosmologie, Expansion, Entwicklung und Zukunft des Universums
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SchwarzeMaterie

Wege/Richtungen im Universum

Beitrag von SchwarzeMaterie » 22. Jun 2007, 17:49

Hallo,

ich komme nicht drum herum hier folgende Frage zu stellen.

In einer Dokumentation habe ich gestern etwas merkwürdiges gesehen, was ich aber auch schon zuvor irgendwann mal gelesen hatte.

Dabei geht es mal wieder um die Gravitation.
Nach dem was ich gelesen habe, würden alle Planeten, welche um die Sonne kreisen, nach einer bestimmten Zeit aus ihren Bahnen gerissen und in den Weltraum driften, sobald die Sonne plötzlich verschwinden sollte (die Erde in 8Minuten, was ich ja nicht hoffe, auch wenn es aufregend klingt) :)

Die Planeten würden dann also alle irgendwohin "schweben" (?), nur wohin?
Nach dem Urknallmodell war der Kosmos ja am Anfang auf einen winzigen Punkt konzentriert.

Ich frage mich nun, ob so einer der Planeten eigentlich auch entgegen der Weltraum Expansion schweben kann, also zum Punkt Null (den es ja eigentlich nicht gibt, da das Universum ja überall ist)?
Was würde mit den Planeten passieren, in welche Richtung können sie eigentlich höchsten hin, in alle? Wo liegt mein Missverständnis?


Meine Frage ist höchst wahrscheinlich sehr laienhaft dargestellt, worum ich um Verzeihung bitten muss, auch wegen dem Titel! :oops:


Freundlichen Gruß

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Beitrag von gravi » 22. Jun 2007, 18:37

Hallo Thomas,

das ist eine wirklich interessante Frage - zumindest von der theoretischen Betrachtung her.

Ich würde einmal darauf tippen, dass in einem solchen Fall (plötzliches Entfernen der Sonne) jeder Körper in der Richtung weiter fliegt, in die er zuletzt driftete.

Ein Umlaufbahn besteht ja aus zwei Komponenten: der Fliehkraft, die den Körper nach außen zieht und der Gravitation des Zentralkörpers, der die Fliehkraft kompensiert. Fällt die Gravitation weg, so wird der Körper (Planet) unter Beibehaltung seiner Geschwindigkeit seine Bewegung nun geradlinig fortsetzen. Und zwar genau in die Richtung, in welche ihn die Fliehkraft in dem Moment ziehen wollte, in welchem die Sonne entfernt wurde.

Mag sein, dass ich mich auch täusche, dann möge man mich eines Besseren belehren... :wink:

Gruß
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Beitrag von Maclane » 22. Jun 2007, 18:50

Ich würde mal davon ausgehen, dass die Planeten auch weiterhin im Schwerkraftfeld der Milchstrasse verbleiben würden. Da bräuchten sie sicher (vermutlich? weiß ich nicht so genau) schon wesentlich höhere Geschwindigkeiten um die Galaxis zu verlassen.
Also würden sie vermutlich auf irgendeiner eierförmigen Bahn um das Zentrum kreisen, so wie alle anderen Objekte der Milchstrasse auch.

Was die Expansion angeht, spielt es (meines laienhaften Wissens nach) keine Rolle, in welche "Richtung" man fliegt. Man kann sich nicht entgegen der Expansion bewegen. Egal wo man hinfliegt, überall ergibt sich das gleiche Bild - nämlich dass alles im Universum vor einem abhaut. ;)
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SchwarzeMaterie

Beitrag von SchwarzeMaterie » 23. Jun 2007, 13:00

Hallo!

Würden die Planeten, welche die Milchstraße in so einem Fall verlassen wollten, dann plötzlich anhalten oder gar wieder zurück, Richtung Zentrum gerissen werden? Hat die dunkle Materie da eigentlich auch Einfluss?

Man kann sich nicht entgegen der Expansion bewegen. Egal wo man hinfliegt, überall ergibt sich das gleiche Bild - nämlich dass alles im Universum vor einem abhaut.
Müsste es nach dem Urknall-Modell nicht auch "zumindest" eine bestimmte Richtung geben, bei der sich nicht alles voneinander weg bewegt, wo alles für den Beobachter dichter werden würde je weiter er in diese Richtung fliegt?
(Ich weiß, dass es da ein kleines Problem mit der Zeit und der Geschwindigkeit geben dürfte.) :cry:


Gruß

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Beitrag von Stephen » 23. Jun 2007, 17:50

Hallo,

die Annahme vom plötzlichen Verschwinden unseres Zentralgestirns ist natürlich extremst hypothetisch, da sich fast die gesamte Masse unseres Sonnensystems in ihr konzentriert. Ebenso gut könnte man darüber spekulieren, was passieren könnte, wenn es plötzlich keine Gravitation mehr geben oder die schwache die starke Kernkraft übertreffen würde :wink:

Interessant in diesem Zusammenhang ist allerdings die Entstehung des Erdmondes - angeblich hervorgerufen durch den Zusammenstoß der Erde mit einem planetengroßen Körper. Dieser hatte scheinbar kaum gravitative Bindungen und schwirrte mehr oder weniger haltlos in der Gegend herum. Oder er war Teil eines anderes Sonnensystem, das unseres "berührt" hat...

Gruß, Steffen
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Beitrag von gravi » 23. Jun 2007, 18:28

@Steffen: Super Avatar! :verycool:

Es ist sicherlich so, dass beim plötzlichen Wegfall der Sonnengravitation die Planeten zwar weiter in die gerade eingeschlagene Richtung fliegen würden. Galaktisch gesehen müssten sie aber im Bereich ihrer Umlaufbahn um das galaktische Zentrum bleiben. Sie bekämen ja keinen zusätzlichen Impuls, ihre Geschwindigkeit würde sich also nicht ändern. Die Erde würde sich also weiter mit etwa 30 Km/s bewegen, was deutlich weniger ist als die vierte kosmische Geschwindigkeit von 100 Km/s, die zum Verlassen der Galaxis erforderlich wäre.

Gruß
gravi
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Beitrag von Maclane » 23. Jun 2007, 18:36

SchwarzeMaterie hat geschrieben: Müsste es nach dem Urknall-Modell nicht auch "zumindest" eine bestimmte Richtung geben, bei der sich nicht alles voneinander weg bewegt, wo alles für den Beobachter dichter werden würde je weiter er in diese Richtung fliegt?
(Ich weiß, dass es da ein kleines Problem mit der Zeit und der Geschwindigkeit geben dürfte.) :cry:
Weiß jetzt nicht, was du meinst. Damit die Dichte des Universums wieder zunimmt, müsstest du schon die Zeit rückwärts laufen lassen.
Denk mal wieder an das Beispiel mit dem Luftballon der aufgeblasen wird. Für dich als zweidimensionales Luftballonwesen entfernt sich alles von dir. Und du kannst auf der Oberfläche hinlaufen wo du willst, es ist überall das Gleiche.
Das Gehirn ist nur so schlau wie sein Besitzer.

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Beitrag von Stephen » 23. Jun 2007, 19:03

Angenommen, die Sonne würde durch ein uns völlig unbekanntes Phänomen wirklich ex- oder implodieren: Ihre Masseteilchen würden sich nicht in "Luft auflösen". Bei uns wäre es nach 8 Minuten dunkel und die Photosynthese würde zusammen brechen. Bleibt die Frage, ob wir an Kälte, Sauerstoffmangel oder dem Staubbombardement sterben würden...
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Beitrag von SchwarzeMaterie » 23. Jun 2007, 19:09

Soweit ich weiß, ist jeder Blick in den Weltraum ein Blick in die Vergangenheit.
Müsste es da nicht auch ein Blick in eine Richtung geben, bei dem man das Universum sehen könnte, wie es noch ganz Jung ist (bzw. jünger zum Vergleich der Position in der wir uns im Weltraum befinden) und eine andere wo es wiederum viel älter ist?

"Das mit dem Blick in die Vergangenheit muss man sich mal Gedanklich zergehen lassen!" :wink:

Wenn ja, und ich ein Beobachter in die Richtung fliegen würde, in der das Universum noch viel Jünger ist, dann müsste sich für ihn doch auch die Dichte verändern.

Oder soll das heißen, egal wohin ein Beobachter fliegen würde, die Dichte währe für ihn immer gleich?


Das mit den Planeten und der geringen Geschwindigkeit um die Galaxie zu verlassen klingt gut. Heißt das, sie würden nach einer gewissen Zeitspanne sich in eine Umlaufbahn um das Zentrum der Galaxie einordnen?


Sorry @Steffen, andere Entstehungstheorien zur Mondentstehung kenne ich auch nicht. Aber warum nicht durch ein anderes Sonnensystem verursacht?


Gruß

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Beitrag von wilfried » 23. Jun 2007, 22:12

Liebe Freunde

die Antwort auf solch ein hypothetisches Sonnenverschwinden ist:

jeder eigenantriebslose Körper kreist stets um eine größere Masse, sofern eine vorhandne ist. Es gibt keine Bahn, welche nach außen gekrümmt ist, denn das bedeutet Eigenantrieb.

Die Planeten werden sich zu Beginn des Ereignisses erst einmal tangential nach außen bewegen. Due Anziehungen der anderen Planeten bleibt erhalten, wer die Oberhand gewinnt vermag ich nicht zu sagen, dass hängt von der Konstellation ab und ist eben Zufall. Extremwert wäre die Erde bewegt sich "nach links" alle anderen Planeten "nach rechts".
Wie die Bahnen sich dann formieren wird nur ein Rechenprogramm ermitteln können. Dies nennt sich das Mehrkörperproblem und ist eines der anspruchsvollsten Aufgaben jeder kosmischen Navigation. Selbst die Bahn um die Erde kann nicht ohne mitlaufende Korrekturen geschlossen berechnet werden!

Am 24.6. nochmals erweitert:
Körper bilden auch Gravieinheiten, so wie das Sonnensystem eine ist. Innerhalb solcher Einheiten gibt es einen zentralen Körper, welche so vile Gravitation aufbaut, dass die anderen Körper denselben umkreisen. Insgesamt besitzt dieses System einen Gravischwerpunkt. Selbiger torkelt auf Grund der Momentanposition der beiteiligten Massen. Die Bahn dieses Gravischwerpunkts jedoch kann ebenfalls wiederum als Quasikörper aufgefasst zu einem anderen Gravisystem gehören, dessen Gravizentrum ebenfalls torkelnd eine Bahn beschreibt usw. Alle Bahnen bilden aber eine Schwerpunktsbahn, welche stets zum Gravizentrum unserer Galaxis gekrümmt ist. Die Galaxien bilden auch wieder Schwerpunkte usw.

Aber: alle Bahnen sind stets zu einem dann natürlich neuen Massezentrum hin gekrümmt.

Wären diese bahnen nach außen gekrümmt läge ein Eigenantrieb vor!

Gruß

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SchwarzeMaterie

Beitrag von SchwarzeMaterie » 24. Jun 2007, 23:03

Hallo Wilfried,

das mit dem Eigenantrieb und gekrümmte Bahn nach außen hab ich jetzt leider nicht so recht verstanden. Was hat es da denn mit Eigenantrieb auf sich, wie kann man sich das vorstellen?

Heißt es, mit einem Eigenantrieb wie bei einer Rakete könnte man die zum großen Massezentrum gekrümmte Bahn verlassen, dabei entsteht eine Krümmung nach außen? Auch hier muss ich nochmal nachhacken. Wie muss ich das mit der gekrümmten Bahn nach außen verstehen?

Für Deine erweiterte Ausführung bedanke ich mich.


Gruß

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Beitrag von wilfried » 25. Jun 2007, 08:20

Liebe "Schwarzemeterie"

das mit dem Eigenantrieb habe ich der Vollständigkeit hinzugefügt. Du kennst die Sache mit der Fluchtgeschwindigkeit. Wenn ein Körper mit Eigenantrieb z.B. eine Rakete durchs Weltall flieegt, dann kann ihre Bahn vom zuständigen Gravisystem weggekrümmt sein. Das erfordert allerdings einiges an Energie. Deshalb sind die Bahnen unserer Raumflugkörper stets zur Sonne hin gekrümmt und es wird die Planetenbeschleunigung -swing by- ausgenutzt. Dies kann zur Flucht aus dem Gravisystem Sonne führen. Die Bahn spiralt sich langsam immer weiter nach aussen. Solche Bahnen sind die Energiesparsamsten.

Nähmen wir an sowas wie Raumschiff Enterüprise hätten wir mit all der wahninns Energie, dann wären Bahnen auch mit negativer Krümmung möglich.

Das habe ich gemeint.

Gruß

Wilfried
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Beitrag von SchwarzeMaterie » 29. Jun 2007, 14:01

Hallo!

Sehr schön, lieber Wilfried, dank Dir habe ich jetzt auch etwas über das Mehrkörper- bzw. Dreikörperproblem gelernt. Obwohl es mir ja eigentlich nicht im wesentlichen darum ging.

Für mich war in diesem Zusammenhang viel wichtiger wie Richtungen im Weltraum bestimmt werden können.

Im Galaktischen Umfeld ist das ja sehr gut möglich. Da kann man das Zentrum bestimmen, die Lage unseres Sonnensystems bis hin zum Rand, dem Ende von unserer Heimatgalaxie.


Kann man das denn unter bestimmten Umständen nicht auch auf den Weltraum anwenden? Wenn das Urknallmodell zutreffend ist, kann dann nicht auch dessen Zentrum und dessen Rand bestimmt werden, bzw. die Richtung in welcher die Dichte durch die Expansion immer weiter abzunehmen scheint und eine entgegengesetzte Richtung, bei der die Materie noch viel dichter aneinander konzentriert ist - an dem man das Universum sieht wie es noch ganz jung war? Oder ist es aus technologischen Rückstände nicht möglich soweit ins Universum zu blicken?

Und wenn doch, woran liegt es dann, ist es einfach schon zu weit fortgeschritten um dies zu ermöglichen?


Fragen über Fragen...
Ich bin mir eigentlich ziemlich sicher das es dafür eine Erklärung geben muss, ich nur noch nichts darüber in Erfahrung bringen konnte.
Auch wenn es nicht so wichtig ist, so hoffe ich doch sehr, dass hier jemand mehr darüber sagen kann?!?


Gruß

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Beitrag von wilfried » 30. Jun 2007, 17:05

Liebe SchwarzeMaterie

die Sache mit der Richtung im Weltraum ist das Problem der Astronavigation. Letzteres ist das richtige Suchwort.

In unserem Sonnensystem ist das der NASA und ESA ja recht gut gelungen. Es werden markante Sterne ausgesucht, diese in einem Rechner mit ihren Ephemeriden gespeichert. Die Ephemeriden werden auf das Sonnenzentrum bezogen (Nullpunkt) und dann kann es losgehen. Bekannt ist die Zeit, welche vergangen ist seit dem Start. Die Peilung der Sterne sowie der Sonne ergibt dann die Lage im 3-dimensionalen Sonnensystem. Prinzipiell ist das ähnlich der Navigation auf See. Da nehmen wir die exakte Zeit des Abfahrtsort und haben uns ebenfalls die Ephermeriden einiger markanter Sterne mitgenommen. Diese Tafeln zeigen die Örter (kein Rechtschreibfehler!!) der Sterne an jedem Tag zur Zeit 00.00 Uhr Zulu time. Dann gibt es in diesen Tafeln die Stunden- Minuten und Sekundenkorrekturen. Das sind Tabellen.
Wir nehmen die Mittagshöhen und denke dran, wir haben mehrere Sterne, vorzugsweise gut verstreut und die Sonne. Von allen werden die Mittagshöhen "geschossen". Das geht so:
Nimm den Sextanten. Halte ihn ans Auge (da ist ein Schwarzglas vor bei Sonnenbeobachtung), drehe den halbdurchlässigen Spiegel solange, bis er die Kimm (Horizontlinie) berührt. Dann sage die Höhe an, diese liest Du auf der Alhydade, der Höhenskala ab, danach wieder Messung usw. Das macht Du eine Zeitlang. Dann wirst Du feststellen, dass erstens der Fehler durch die Schiffbewegung nahezu Null ist und zweitens wirst Du ein Maximum finden. Dieses Maximum ist die Mittagshöhe. Dito für die Sterne. Vergleich mit den Ephemeriden, Vergleich mit der Uhrzeit der Schiffsuhr -diese entspricht der Ortszeit des Abfahrtsorts. Die Höhe der Sonne, des Sterns gibt pro Tag auch direkt den Breitengrad an, über die zeitliche Distanz zwischen gezeiteter Mittagshöhe und realer Zeit der Schiffsuhr, welche für jede der Ablesungen exakt miteinzutragen ist, hast Du den Längengrad.
Schnellster zu segelnder Weg: die Loxodrome, immer einem großkreis entlang.

Von hier zum Weltall. Das mit der Kimmhöhe kann auch im Weltall gemacht werden, wenn Du als Kimm die Sonne nimmst. Aber das ist schwierig, wenn sich Dein Stern nicht in Höhennähe der Sonne aufhält. Deshalb wird hier eine Mehrfachpeilung durchgeführt und die Kreuzung der Peillinien ergibt den Ortspunkt. Du musst allerdings die Lichtlaufzeit der Sonne berücksichtigen. Strenggenommen auch die der Sterne. Letztere können auf erdnahen Bahnen wegen des sehr sehr kleinen Fehlers vernachlässigt werden. Jedoch bei Bahnen an den Rand des Sonnensystems macht sich dieser Fehler bereits bemerkbar.

Was die NASA bzw. die ESA oder die Militärs wirklich als Navigationshilfen haben, das weiß ich nicht. Ich habe Dir nur geschildert, wie das Prinzip aussieht.

Wenn Du das mit der Navi verstanden hast, kannst Du bei an Bord als Navigator anheuern. Ich zahle nichts, trinke abends ein Bier und freu mich auf ein Steak oder einen leckeren Fisch :lol:

Gruß

Wilfried
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