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Sind wir im Zentrum des Universums?

Thema erstellt von Suza 
Claus (Moderator)
Beiträge: 1.977, Mitglied seit 12 Jahren
Hallo Suza,

hier noch der zugehörige "Klassiker": 10 hoch
Wir sind zwar winzig winzig winzig klein,
aber auch riesen riesen riesengroß ;-)
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Beiträge: 1.336, Mitglied seit 14 Jahren
Suza schrieb in Beitrag Nr. 2310-1:
Ich habe neulich mal wieder etwas über das Hubble Deep Field gehört und mich gefragt, was man wohl sehen würde, wenn man das Teleskop in eine andere Raumrichtung ausrichten würde. Das Deep Field ist ja so entsetzlich weit weg, dass das Licht mehr als 10 Mrd. Jahre gebraucht hat, um zu uns zu gelangen. Wenn wir in alle Richtungen so entfernte Galaxien wahrnehmen würden, dann müssten wir doch im Zentrum des Universums sein...

Aus dieser Frage ergibt sich die nächste Frage: Was würde Hubble sehen, wenn wir es mal rein theoretisch zu dem Punkt im Universum bringen könnten, der gerade noch sichtbar ist und von dort aus weiter in die gleiche Richtung blicken?

Hallo Suza,
Ich hatte lange keine Zeit, um hier im Forum mitzumachen. Jetzt, am Jahresende, geht es wieder mal.
Zum Thema hatte ich hier schon vor Langem 2 eigene Animationen hochgeladen, die ich gleich noch verlinke.
Nein, wir sind nicht im Zentrum. Das ist eine Täuschung, auf die jeder Beobachter hereinfällt.
Das Universum expandiert gleichmäßig wie ein Kuchenteig (Animation 1). In jeder Wabenmitte, auf der rechten Seite, kann sich ein Beobachter befinden. (Ich kann in der Animation aber nur eine Wabe tatsächlich in die Expansionsmitte nehmen.)
Je weiter weg eine Wabe vom Beobachter ist, desto schneller erhöht sich ihr Abstabnd zum Beobachter. Das sieht man auch an der expandierenden einzelnen Zeile von Waben, ganz oben in der Animation.
Wenn wir also das Hubble-Teleskop in eine andere Wabenmitte versetzen könnten, die 10 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt ist, dann fotografiert das Teleskop die Milchstraßen-Gegend wie sie vor 10 Milliarden Jahren aussah. Unser Sonnensystem existiert dann noch nicht und ist nicht auf dem Foto. In der genau entgegengesetzten Richtung wird das Teleskop auch Galaxien wie im Deep-Field-Foto aufnehmen.

Ich habe noch eine zweite Animation, in der 4 Beobachter zu sehen sind. Vom mittleren Beobachter entfernen sich alle Anderen, und der Mittlere glaubt, daß er in der Mitte sei.
In dem kleineren Bild links oben ist ein anderer Beobachter in die Bildmitte gesetzt worden, und glaubt ebenfalls, daß er sich in der Mitte des nach allen Richtungen expandierenden Universums befindet. Ich habe es mir erspart, auch die 2 anderen Beobachter noch in einer eigenen Animation in der Mitte zu zeigen. Es käme das gleiche Ergebnis heraus. Denn es handelt sich immer um die selben Einzelbilder eines gleichmäßig expandierenden Universums. Bloß ist in der Detailansicht ein anderer Beobachter in der Mitte des Bildausschnittes. Die dunklen Felder um die Beobachter zeigen deren Sichtweite. Ganz am Anfang können sich noch alle 4 gegenseitig sehen. Dann sieht nur der mittlere Beobachter alle 3 Anderen. Und irgendwann sind alle so weit voneinander entfernt, daß sie sich nicht mehr gegenseitig sehen.
Keiner der Beobachter ist an seinem Ort etwas Besonderes. Alle sind gleichwertig. Alle haben den gleichen Anblick des Universums.

Das Geschriebene gilt für ein gleichmäßig expandierendes Universum. Vor etlichen Jahren fand man aber heraus, daß die Expansionsgeschwindigkeit zunimmt.

Animation1


Animation 2
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Beiträge: 1.336, Mitglied seit 14 Jahren
Suza schrieb in Beitrag Nr. 2310-4:
Da wäre eigentlich als Vergleich ein Hefeteig mit Rosinen besser geeignet...
Nun gut, dann stellen wir uns mal vor, wir wären eine Rosine mitten im Teigklumpen und wir könnten die anderen Rosinen beobachten. Was sehen wir? Wenn der Teig aufgeht, kommen uns ein paar Rosinen entgegen, ein paar entfernen sich.

Ja, der Vergleich gefällt mir.
Nein es kommt uns nichts entgegen.
Warum sollten uns Rosinen entgegenkommen, wenn der Teig sich in alle Richtungen ausdehnt?

Wenn die "Rosinen" im Universum Galaxienhaufen wären, entfernen sich alle voneinander.
Wenn wir im Kuchenteig Galaxienhaufen simulieren wollen, dann müssen wir eben tatsächlich in einer Teig-Höhle mehrere Rosinen einschließen.
Bei der Ausdehnug der Höhle purzeln sie durcheinander und es kommen auch einzelne Rosinen aufeinander zu.
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Beiträge: 1.336, Mitglied seit 14 Jahren
Suza schrieb in Beitrag Nr. 2310-12:
Ich hatte da einen Denkfehler, habe es mir aber inzwischen idiotensicher aufgemalt :)

0----1----2----3----4---->

Punkt 0 ruht.
Punkt 4 entfernt sich und die Punkte 1, 2 und 3 folgen in der selben Richtung.
Dabei wird der Abstand zwischen den einzelnen Punkten gleichmäßig (linear) größer, da alle Punkte sich unterschiedlich schnell bewegen.
Soweit ist mir das inzwischen klar geworden.

Was passiert aber, wenn Punkt 4 irgendwann Lichtgeschwindigkeit erreichen sollte?*)
Punkt 3 beschleunigt zu der Zeit ja noch und der Abstand zu Punkt 4 wird dann langsam immer weniger größer, bis er schließlich konstant groß bleibt.


Es dauert lange, bis die Lichtgeschwindigkeit erreicht wird. Und selbst wenn das eintritt, dann würde der "Raum" (genauer die "RaumZeit") sich so schnell bewegen, nicht die Materie. Die "RaumZeit" ist ohne Ruhemasse und darf das.
Aber langsam, eines nach dem anderen.
Die Expansionsgeschwindigkeit zwischen 1 und 2, oder 2 und 3, usw. ist rund 70 km/s/Mpc. Die Lichtgeschwindigkeit ist rund 300 000 km/s. Erst zwischen Punkt 1 und Punkt 4286 wird dann die 300 000 km/s überschritten. Trotzdem bleibt die Expansionsgeschwindigkeit zwischen Punkt 4285 und Punkt 4286 bloß 70 km/s/Mpc. Und zwischen Punkt 4999 und Punkt 5000 wird sie auch bloß 70 km/s/Mpc sein.

Die Galaxien an Punkt 1, 2, 3 oder 4 beschleunigen nicht, bewegen sich nicht gleichmäßig, sondern sie bewegen sich gar nicht. Was sich bewegt ist die "RaumZeit" (der Kuchenteig). Und dieser expandierende "Teig" nimmt die an Ort und Stelle ruhenden "Rosinen" mit.

Die Grafik hier unten ist schon richtig:

Suza schrieb in Beitrag Nr. 2310-16:


Der "Fixpunkt" ist nur in unserer Vorstellung fix. Jeder andere dicke Punkt in der Grafik kann ebenso als fix betrachtet werden.
Wichtig ist, daß die Punkte selbst nicht expandieren. Daß die Zwischenräume zwischen den Punkten alle gleich schnell expandieren. Daß dadurch sich 2 direkt benachbarte Punkte nur sehr langsam voneinander weg bewegen, während 2 weit entfernte Punkte sich immer schneller voneinander weg bewegen (auch irgendwann "schneller " als Licht).
1----0----1----2----3----4---->
1------0------1------2------3------4------>
1--------0--------1--------2--------3--------4-------->
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Bernhard Kletzenbauer am 28.12.2018 um 20:28 Uhr.
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