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Expansion des Universums

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Expansion des Universums

Beitrag von Analytiker » 26. Apr 2019, 14:29

Das Universum dehnt sich schneller aus, als die bisher genaueste Vermessung der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung nahelegt, und zwar um rund 10 Prozent. Die mit dem Teleskop Hubble gemessene Hubble-Konstante beträgt 74 Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec und die Daten vom Satelliten Planck lassen eine Expansionsrate von 67 Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec erwarten. Die Wahrscheinlichkeit einer zufälligen Abweichung der gemessenen von der erwarteten Hubble-Konstante sinkt durch die neueren Messungen nun auf 1:100000.

Damit ist die Schlussfolgerung, dass sich das Universum schneller als erwartet ausdehnt, noch wahrscheinlicher geworden.

https://www.spiegel.de/wissenschaft/wel ... 64523.html

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Herr5Senf » 26. Apr 2019, 16:10

Die Magellanschen Wolken sind aber nur <200 TLj weg, wie ist die Pekuliarbewegung rausgerechnet?
Wir sind doch noch in der Lokalen Gruppe mit (dominierenden?) gravitativen Wechselwirkungen.

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von ralfkannenberg » 26. Apr 2019, 16:32

Herr5Senf hat geschrieben:
26. Apr 2019, 16:10
Die Magellanschen Wolken sind aber nur <200 TLj weg, wie ist die Pekuliarbewegung rausgerechnet?
Wir sind doch noch in der Lokalen Gruppe mit (dominierenden?) gravitativen Wechselwirkungen.
200 kLj

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Herr5Senf » 26. Apr 2019, 16:51

Nun "T" für große Tausend und "k" für kleine tausend :beer: oder so 200T Lj gegen 200 kLj :D

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Analytiker » 26. Apr 2019, 17:24

Herr5Senf hat geschrieben:
26. Apr 2019, 16:10
Die Magellanschen Wolken sind aber nur <200 TLj weg, wie ist die Pekuliarbewegung rausgerechnet?
Wir sind doch noch in der Lokalen Gruppe mit (dominierenden?) gravitativen Wechselwirkungen.

Ganz einfach, bei den Magellanschen Wolken trägt noch nicht die kosmologische Rotverschiebung, weil lokale gravitative Effekte dominieren. Die dortigen Cepheiden bilden nur den Beginn der kosmischen Distanzleiter wie man an der Grafik im verlinkten Spiegel-Artikel sieht. Man hat 1295 Supernovae in riesigen Entfernungen in die Datenerhebung einbezogen und zwar von 0,01<z<2,26.

https://iopscience.iop.org/article/10.3 ... b0ebf/meta

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von seeker » 26. Apr 2019, 17:29

Ich hab das auch gelsen.
Interessant ist das. Aber was bedeutet das jetzt?
Hat man nun halt etwas genauere Werte und muss nun die Modelle entprechend an den Parametern anpassen, mit denen man sie füttert - oder ist da mehr?
Grüße
seeker


Mache nie eine Theorie zu DEINER Theorie!
Denn tut man das, so verliert man zumindest ein Stück weit seine Unvoreingenommenheit, Objektivität.

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Analytiker » 26. Apr 2019, 17:48

Die Dunkle Energie in Form der kosmologischen Konstanten ist in der Theorie nicht mehr so eine schlüssige Erklärung. Die Zukunft des Universums scheint somit in die Richtung zu gehen, dass alles noch schneller auseinanderfliegt als bisher angenommen.

Dass das Universum in einem Big Rip enden wird, ist zumindest nicht unwahrscheinlicher geworden. Man kann den w-Parameter wohl nun etwas besser eingrenzen.

https://www.spektrum.de/lexikon/astrono ... ameter/520

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von ralfkannenberg » 26. Apr 2019, 19:09

Analytiker hat geschrieben:
26. Apr 2019, 17:24
Herr5Senf hat geschrieben:
26. Apr 2019, 16:10
Die Magellanschen Wolken sind aber nur <200 TLj weg, wie ist die Pekuliarbewegung rausgerechnet?
Wir sind doch noch in der Lokalen Gruppe mit (dominierenden?) gravitativen Wechselwirkungen.

Ganz einfach, bei den Magellanschen Wolken trägt noch nicht die kosmologische Rotverschiebung, weil lokale gravitative Effekte dominieren. Die dortigen Cepheiden bilden nur den Beginn der kosmischen Distanzleiter wie man an der Grafik im verlinkten Spiegel-Artikel sieht. Man hat 1295 Supernovae in riesigen Entfernungen in die Datenerhebung einbezogen und zwar von 0,01<z<2,26.
Hallo zusammen,

genau so ist es. Auch ohne den aktuellen Stand der Forschung genau zu kennen kommt man mit der Cepheiden-Methode und dem HST ungefähr 100 Millionen Lichtjahre weit. In dieser Entfernung sind die lokalen Effekte vernachlässigbar.


Freundliche Grüsse, Ralf


EDIT 19:30 Uhr: 100 Millionen Lichtjahre sind aber nur z ~ 0.002

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Herr5Senf » 26. Apr 2019, 19:58

Hier gibt es den vollen preprint https://arxiv.org/abs/1903.07603
Die ersten reden schon von bedeutender Entdeckung neuer Physik, was "3.Dunkles", was zerfällt, oder Interaktion DE mit DM.

Grüße Dip

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Analytiker » 26. Apr 2019, 20:14

ralfkannenberg hat geschrieben:
26. Apr 2019, 19:09
Analytiker hat geschrieben:
26. Apr 2019, 17:24
Herr5Senf hat geschrieben:
26. Apr 2019, 16:10
Die Magellanschen Wolken sind aber nur <200 TLj weg, wie ist die Pekuliarbewegung rausgerechnet?
Wir sind doch noch in der Lokalen Gruppe mit (dominierenden?) gravitativen Wechselwirkungen.

Ganz einfach, bei den Magellanschen Wolken trägt noch nicht die kosmologische Rotverschiebung, weil lokale gravitative Effekte dominieren. Die dortigen Cepheiden bilden nur den Beginn der kosmischen Distanzleiter wie man an der Grafik im verlinkten Spiegel-Artikel sieht. Man hat 1295 Supernovae in riesigen Entfernungen in die Datenerhebung einbezogen und zwar von 0,01<z<2,26.
Hallo zusammen,

genau so ist es. Auch ohne den aktuellen Stand der Forschung genau zu kennen kommt man mit der Cepheiden-Methode und dem HST ungefähr 100 Millionen Lichtjahre weit. In dieser Entfernung sind die lokalen Effekte vernachlässigbar.


Freundliche Grüsse, Ralf


EDIT 19:30 Uhr: 100 Millionen Lichtjahre sind aber nur z ~ 0.002

Mit dem HST hat man schon Objekte beobachtet mit einer Lichtlaufzeit von 13,2 Milliarden Lichtjahren und sogar solche, die 450 Millionen Jahre nach dem Urknall zu sehen sind. Ich gehe davon aus, dass die neuen Erkenntnisse seriöser Natur sind und man mit der kosmischen Entfernungsleiter gearbeitet hat. Mit der Cepheiden-Methode kommt man nicht weit, das ist klar, sie ist aber die Basis der kosmischen Entfernungsleiter.

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Herr5Senf » 26. Apr 2019, 20:24

Hier gibt es noch ein Video von der YouTube-Uni https://www.youtube.com/watch?v=ygpKALIiJMw ;look

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von ralfkannenberg » 27. Apr 2019, 00:33

ralfkannenberg hat geschrieben:
26. Apr 2019, 19:09
Auch ohne den aktuellen Stand der Forschung genau zu kennen kommt man mit der Cepheiden-Methode und dem HST ungefähr 100 Millionen Lichtjahre weit. In dieser Entfernung sind die lokalen Effekte vernachlässigbar.
Hallo zusammen,

ich habe mich hier offensichtlich missverständlich ausgedrückt. Meine Aussage war die, dass man mit dem HST Cepheiden bis im Abstand von ~100 Millionen Lichtjahren als solche erkennen kann.

100 Millionen Lichtjahre sind übrigens rund 40-facher Andromedanebel-Abstand.

Dass man mit dem HST viel weiter entfernte Objekte erkennen kann steht ja ausser Zweifel.


Freundliche Grüsse, Ralf

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Skeltek » 27. Apr 2019, 01:38

Die Energiedichte unserer Hubble-Sphäre nimmt bei Annahme der Konstanz der Vakuum-Energiedichte ständig ab. Falls die Expansionsrate des Universums von der Energiedichte abhängt, kann man diese als nicht konstant annehmen. Die Expansionsrate in x Lichtjahren Entfernung ist ein Blick in die Vergangenheit. Die Expansionsrate des Universums zum (Raum-)Zeitpunkt x ist lediglich eine deduktive Extrapolation.

100 Millionen Lichtjahre sind eine wesentliche Entfernung. Die vielen Zusammenhänge mit Modelen, deduzierten Daten und Rückkopplung auf das Model bei unerwarteten Ergebnissen liegen in so einem Komplexitätsbereich, dass nur die wenigsten auf der Welt diese fastvollständig überblicken können. Je nach Annahme muss man andere Schritte oder Änderungen am Model durchführen. Entweder die Expansionsrate 'damals' in x Lichtjahren Entfernung war anders, oder die jetzt(hier) gemessene Strahlung wurde durch Veränderung der Expansionsrate im aufe der Zeit verfälscht.
Es ist wie ein LGS and Differentialgleichungen, bei welchem man nicht sicher sagen kann, welche Zeile bzw Ableitung man ändern muss um den Fehler auszugleichen.
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von tomS » 27. Apr 2019, 09:27

Skeltek hat geschrieben:
27. Apr 2019, 01:38
Die Energiedichte unserer Hubble-Sphäre nimmt bei Annahme der Konstanz der Vakuum-Energiedichte ständig ab.
Das ist doch ein Widerspruch: wenn ich die Vakuum-Energiedichte als konstant = kosmologische Konstante ansetze, dann ist sie konstant.
Gruß
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von tomS » 27. Apr 2019, 09:31

Herr5Senf hat geschrieben:
26. Apr 2019, 19:58
Hier gibt es den vollen preprint https://arxiv.org/abs/1903.07603
Veröffentlichungen dieser Gruppe hatte ich in diesem Kontext viewtopic.php?f=79&t=4150 schon gelesen.

Es gibt seit Jahren ein gewisses Spannungsfeld bzgl. der Vermessung kosmologischer Parameter mittels unterschiedlicher Methoden - Hubble mittels Standardkerzen sowie Planck mittels Hintergrundstrahlung. Dabei ist wichtig, dass die Methoden bei unterschiedlichen Entfernungen greifen; Abweichungen z.B. für Lambda könnten dann ein Hinweis darauf sein, dass sich dieser Parameter mit der Entfernung und damit mit der Zeit ändert.

Aber es gibt auch andere Möglichkeiten, z.B. rein statistische Effekte bei den Samples, Probleme mit den Standardkerzen an sich, sowie weitere Effekte wie nicht zu vernachlässigende Inhomogenitäten (Voids) die einen Effekt erzeugen, der dem von Lambda - oder einer Variation von Lambda - ähnelt. Bereits der Wert von Lambda selbst ist modellabhängig: wenn man absolute Homogenität annimmt, resultiert ein anderer Wert als wenn man unsere lokale Umgebung in einen großen Void platziert.

Der Wunsch nach neuer Physik ist überall herauszulesen; die konventionellen Erklärungen sind jedoch noch lange nicht ausgereizt.
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Gruß
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Timm » 27. Apr 2019, 15:00

tomS hat geschrieben:
27. Apr 2019, 09:27
Skeltek hat geschrieben:
27. Apr 2019, 01:38
Die Energiedichte unserer Hubble-Sphäre nimmt bei Annahme der Konstanz der Vakuum-Energiedichte ständig ab.
Das ist doch ein Widerspruch: wenn ich die Vakuum-Energiedichte als konstant = kosmologische Konstante ansetze, dann ist sie konstant.
Die Energiedichte des Universums setzt sich aus Vakuum-Energiedichte plus Materie-Energiedichte zusammen. Letztere geht mit 1/a³.

@Skeltek Energiedichten auf die Hubble-Sphäre zu beziehen, macht keinen Sinn.

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von ralfkannenberg » 27. Apr 2019, 21:48

Skeltek hat geschrieben:
27. Apr 2019, 01:38
100 Millionen Lichtjahre sind eine wesentliche Entfernung.
Hallo Skel,

nein, das ist "nahe". Das ist nur 40-facher Andromedanebel-Abstand. Zahlreiche prominente grosse Strukturen wie der "Grosse Attraktor" oder die "Grosse Mauer" sind weiter entfernt, und die Abweichungen zu den Ia-Supernovae hebt sich vielleicht ab 500 Millionen Lichtjahren aus dem statistischen Rauschen heraus.

Kosmologische Distanzen liegen ab ca. 2 Milliarden Lichtjahren vor, erst jetzt liegen Distanzen vor, bei denen man anstelle der Hubble-Konstante den Hubble-Parameter verwenden muss.


Freundliche Grüsse, Ralf

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Skeltek » 28. Apr 2019, 02:04

@Timm: Ich wollte es möglichst einfach ausdrücken, dass die Energiedichte innerhalb desselben Volumens abnimmt wie du es beschrieben hast. Ich wusste nicht was ich sonst als Referenz hätte besser nehmen sollen. Alles erschien mir irgendwie teilweise unzutreffend.
Ja, ich bezog das auf die Dichte der Summe von Vakuumenergie und Masse.

@ralfkannenberg:
du hast recht dass es 'wenig' ist. Trotzdem ist es wesentlich. Das sichtbare Universum ist nur ca 4,65 × 10^10 Lichtjahre groß. Zwischen 10^8 und 10^10 sehe ich leider nicht viel mehr wie zwei Größenordnungen Unterschied. Ich halte 1% schon für relevant. Wir rechnen hier mit Potenzen, Wurzeln und ähnlichem. Da kann eine kleine Zeit oder Faktoränderung grob rein hauen. Zum vergleich: Die entferntesten Objekte, von welchen wir heute Licht empfangen können, waren zum Zeitpunkt der Lichtemission nur 40 Millionen Lichtjahre entfernt. Da liegen sogar die erwähnten 100 Millionen Lichtjahre ja auch merklich drüber.
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von ralfkannenberg » 28. Apr 2019, 12:12

Skeltek hat geschrieben:
28. Apr 2019, 02:04
Zwischen 10^8 und 10^10 sehe ich leider nicht viel mehr wie zwei Größenordnungen Unterschied. Ich halte 1% schon für relevant.
Hallo Skel,

ich will Euch nicht den Thread zerreden, aber nimm die SRT: bei 0.01c kannst Du die relativistischen Effekte bedenkenlos vernachlässigen. Und bei 0.1c meistens auch. Hier genügt also schon eine Grössenordnung.


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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Timm » 28. Apr 2019, 19:58

Vielleicht fehlt mir der Kontext, ich habe nicht alles gelesen.
Skeltek hat geschrieben:
28. Apr 2019, 02:04
@Timm: Ich wollte es möglichst einfach ausdrücken, dass die Energiedichte innerhalb desselben Volumens abnimmt wie du es beschrieben hast. Ich wusste nicht was ich sonst als Referenz hätte besser nehmen sollen. Alles erschien mir irgendwie teilweise unzutreffend.
Homogenität vorausgesetzt haben verschiedene Volumina dieselbe Dichte. Daran ändert sich nichts, wenn Volumina wie die Hubble Sphäre zeitlich veränderlich sind.

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Skeltek » 28. Apr 2019, 22:24

ralfkannenberg hat geschrieben:
28. Apr 2019, 12:12
... nimm die SRT: bei 0.01c kannst Du die relativistischen Effekte bedenkenlos vernachlässigen. Und bei 0.1c meistens auch. Hier genügt also schon eine Grössenordnung.
Glaube nicht, dass Vergleiche als Argument nicht sonderlich viel bringen.
Das Quadrat von 0.01 ist 0.0001 -> vernachlässigbar.
Die Wurzel von 0.01 ist 0.1 -> nicht vernachlässigbar.

Ich wollte ausdrücken, dass man sich bei einer Ursachenänderung von 1% in einem Bereich bewegt, bei welchen die Wirkung durchaus relevant sein kann.
In der Physik fließen die meisten Parameter als Exponenten oder Basen von Potenzen in die Formeln ein. Die Größenordnungsänderung der Ursache ist in der Regel eine andere als die Größenordnungsänderung der Wirkung. Kleine Veränderungen der ursache können große Auswirkungen haben oder anders herum.
Erst wenn sowohl Wurzel als auch Quadrat der Änderung kleiner als 'für uns relevant' sind, würde ich (zunächst!) von vernachlässigbarer Wirkung sprechen bzw diese als vernachlässigbar einschätzen - aber auch dann kann man je nach System bzw Formeln falsch liegen. In jedem Fall müsste man durch genauere Untersuchung der Formeln dann prüfen, inwieweit der zeitliche Abstand der Lichtquelle von der Messung sich auf das Ergebniss auswirken könnte.
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von tomS » 29. Apr 2019, 07:26

Skeltek hat geschrieben:
28. Apr 2019, 22:24
In der Physik fließen die meisten Parameter als Exponenten oder Basen von Potenzen in die Formeln ein. Die Größenordnungsänderung der Ursache ist in der Regel eine andere als die Größenordnungsänderung der Wirkung. Kleine Veränderungen der ursache können große Auswirkungen haben oder anders herum.
Da dies in vielen Fällen auf ein f(1+x) plus Taylorentwicklung in x hinausläuft, hast du da nicht unbedingt recht:

f(1+x) = f(1) +x f'(1) + ...

d.h. lineare Änderungen der Ursachen führen zu linearen Änderungen der Wirkungen.
Gruß
Tom

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von ralfkannenberg » 29. Apr 2019, 10:58

Skeltek hat geschrieben:
28. Apr 2019, 22:24
Ich wollte ausdrücken, dass man sich bei einer Ursachenänderung von 1% in einem Bereich bewegt, bei welchen die Wirkung durchaus relevant sein kann.
Hallo Skel,

selbstverständlich, da bin ich bei Dir. Ganz offensichtlich habe ich Dich missverstanden. Und es ist sogar noch besser, denn wenn die Wirkung tatsächlich von Relevanz ist - also nicht dem typischen Fall entspricht, den Tom soeben erwähnt hat, dann hätte das im vorliegenden Fall den sehr angenehmen Nebeneffekt, dass man sogar mit der Cepheiden-Methode Aussagen über die Dunkle Energie gewinnen könnte.

Allerdings wird das wohl im vorliegenden Fall ganz banalerweise nicht weiterhelfen, weil man die Phänomene der Dunklen Energie erst in Skalen bemerken kann, die sich weit jenseits der Skalen befinden, die mit der Cepheiden-Methode heutzutage zugänglich ist.

Und da mit den 1a-Supernovae selbst mit massiv verbesserten Beobachtungsmöglichkeiten letztlich doch nur die "nahen" kosmologischen Bereiche zugänglich sind, war es ja so wichtig, dass eine Methode über Quasare entwickelt wurde, mit der auch weiter entfernte Bereiche zugänglich werden. Jedoch ist die Quasar-Methode meines Wissens noch sehr verbesserungswürdig und allfällige systematische Fehler sind noch nicht verstanden.

Uns sollte auch bewusst sein, dass zu Zeiten, in denen man nach der Korrektur der Rohdaten feststellt, dass die Sterne des Orionnebels etwa 50%-mal weiter entfernt sind (in einem Fall sogar doppelt soweit entfernt ...) als der Orionnebel selber mit robusten unabhängigen Methoden ermittelt - und hier bewegen wir uns im 1350 Lichtjahre-Bereich, sollte man kosmologischen Distanzen mit etwas mehr Demut begegnen.


Freundliche Grüsse, Ralf

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