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THEMA: Das Ende des Wasserstoffs - wie geht's weiter ?

Das Ende des Wasserstoffs - wie geht's weiter ? 12 11. 2019 21:37 #60826

Struktron schrieb: Meiner Meinung nach müsste es DE anstelle DM heißen.
MfG
Lothar W.


Ja, danke, sorry. Ich habe es im Beitrag editiert.

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Das Ende des Wasserstoffs - wie geht's weiter ? 13 11. 2019 00:52 #60830

Rainer,

H0 ist in einem Zeitfenster um unseren jetzigen Existenzeitpunkt herum eine Konstante. H , über kosmologische Zeiträume betrachtet dagegen nicht.

Wenn die Expansion der Raumzeit ihre Eigenschaft, nämlich nur zu expandieren sich nicht ändern würde, gäbe ich dir recht. Dann würden die stärker wirkenden 3 Grundkräfte immer für Zusammenhalt der Materie sorgen. Dann verdünnt sich die Materie und die DM halt nur.

Wenn der Expansionsverlauf exponentiell erfolgt, dann kann es doch sein, dass die drei Grundkräfte (ohne Gravitation) von diesem Expansionsverhalten betroffen sind, da jedes Teilchen eine geometrische Gravitationssenke erzeugt, ART, dann sind auch irgendwann diese Senken nicht mehr stabil. Heißt, dass dann auch die Teilchen von der Expansion beeinflusst werden, um zu sagen zerrissen werden.
Egal, welche Kraft sie bis dahin zusammengehalten hat.

Das würde bei einer linearen Expansion passieren und bei einer exponentiellen eben früher.

Aber hier mal eine interessante Überlegung: wie koppelt die Materie an die Raumzeitexpansion?

Die Materie verformt die Geometrie der Raumzeit. Wie schafft sie es aber, die Expansionsgeschwindigkeit mit dieser Verformung, also mit der Verformungsdichte der Himmelskörper diese Expansion zu beeinflussen?

Wenn die Verformungsdichte der Massen einen Einfluss auf die Expansionsgeschwindigkeit hat, dann muss es eine Kopplung der beiden geben. Also höhere Dichte früher führte zu einer größeren Bremswirkung, geringere Dichte heute führt zu einer Beschleunigung.
Ich weiß nicht, wie diese Kopplung aussehen soll.

Ich hoffe, man versteht, was ich sagen will.

Um im Beispiel des Gummituchs zu bleiben, nehme man an, dass wir da viele Massen hineinwerfen. Das Gummituch wird an vielen Stellen gedehnt und verformt sich.
Das Gummituch selbst dehnt sich aus und hebt über die Kopplung seiner chemischen Bestandteile die Niveaus seiner Einsenkungen an.

Was also sind die „chemischen Bestandteile“ der Raumzeit?

Schon mal an sowas gedacht?

Thomas

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Das Ende des Wasserstoffs - wie geht's weiter ? 13 11. 2019 14:24 #60838

Thomas schrieb: Wenn die Expansion der Raumzeit ihre Eigenschaft, nämlich nur zu expandieren sich nicht ändern würde, gäbe ich dir recht.

Die Expansion ist nicht nur aus Gründen der mitbewegten Koordinaten beschleunigt, das ist richtig. Der Grund dafür ist, dass der Einfluss der Materie durch die expansionsbedingte Verdünnung geringer wird.

Der Maximalwert der absoluten Beschleunigung wird aber erreicht, wenn die Materie vollkommen ausgedünnt ist, also das Universum leer ist und nur noch aus Vakuum besteht. Diesen Wert habe ich weiter oben berechnet. Er wird in Regionen nie erreicht werden, wo auch heute keine lokale Expansion existiert, weil sich hier die Materie eben nicht expansionsbedingt verdünnt sondern durch andere Kräfte zusammengehalten wird.

Thomas schrieb: Wenn der Expansionsverlauf exponentiell erfolgt, dann kann es doch sein,

Die allerorten gepriesene exponentiell ansteigende Beschleunigung ist hingegen allein den mitbewegten Koordinaten aD = H²D geschuldet. Sie wirkt sich nur in expandierenden Regionen aus, nicht in gebundenen, da hier die Abstände und somit auch die (zu schwache) vakuumbedingte Expansionsbeschleunigung konstant bleiben bzw sich verkleinern.

H ist immer ein globaler Parameter und daher lokal nicht aussagekräftig. H° ist bereits innerhalb der Lokalen Gruppe unbeachtlich, denke ich.
Die im ersten Hubble-Diagramm verwendeten Daten reichten bis zu einem Abstand von etwa 2 Mpc (also ca 6000 ly)
wiki: Da Galaxien nicht nur der kosmischen Expansion folgen, sondern zusätzlich eigene Bewegungen von typisch einigen hundert km/s zeigen, müssen viele Galaxien über einen genügend großen Entfernungsbereich untersucht werden, um beide Effekte zu trennen

OK gut, ich sehe, die Lokale Gruppe (LG) hat einen deutlich größeren Radius r~8 Mio ly, kann gut sein, dass sie oder Teile davon auch unter der Expansion leidet, ich denke aber eher nicht. Wäre interessant, ob Teile davon im Hubblediagramm enthalten waren.

Es wäre sogar theoretisch möglich, dass die Filamente alles zusammenhalten und nur die Voids größer werden. Das wäre aber sicher längst aufgefallen.

wiki:
Der Massereichtum des zentralen Virgohaufens führt zu einer gravitativen Anziehung der Lokalen Gruppe, die sich mit dem allgemeinen kosmologischen Hubblefluss – der allgemeinen Expansion des Universums – überlagert. Die kosmologische Rotverschiebung der Galaxien des Virgohaufens ist daher mit etwa 1000 km/s deutlich geringer, als man es bei der gegebenen Entfernung erwarten würde.[5][6] Mit einem modernen Wert für die Hubble-Konstante H0 = 73 km/s/Mpc wären etwa 1400 km/s zu erwarten – dieser Wert wird z. B. vom mit etwa 60 Mio. Lichtjahre fast gleich weit entfernten, masseärmeren Fornax-Galaxienhaufen ziemlich genau erreicht. Die Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Hubblefluss und der tatsächlichen Geschwindigkeit der Lokalen Gruppe entspricht einer relativen Bewegung auf den Virgo-Haufen zu und trägt die englische Bezeichnung Virgo Infall.


Naja sieht doch so aus, als ob die LG instabil ist, denn Expansion ist nunmal Expansion, gemildert genügt nicht zum langfristigen Widerstehen....es sei denn es käme eine Rotation hinzu, dann wäre die Gravitation ja deutlich stärker als allein aus der Radialgeschwindigkeit abzulesen. Aber bei der Rotverschiebung ~ 1000 km/s dürfte das kaum der Fall sein.

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Das Ende des Wasserstoffs - wie geht's weiter ? 13 11. 2019 15:44 #60840

Übrigens ist der Hubblefluss ein gutes Bild, um sich die Expansion vorzustellen:

Der Fluss hat konstantes Gefälle, Das Wasser fließt daher je schneller, je weiter weg.

Ein Boot auf dem Fluss wird daher davon getragen.

Ein Boot an einem Strick kann aber dem Fluss widerstehen und bleibt an der Ankerstelle.

Ein Boot an einem Gummiband wird verlangsamt fortgetrgen, bis das Band ganz reißt.

Beim Hubblefluss wird das Gefälle größer, je mehr Boote den Fluss hinunterschwimmen, wie bei einer Wippe oder Balkenwaage, mehr als senkrecht geht es aber nicht, dies entspricht dem leeren Universum ohne gravitativen Halt im großen Stil. Dennoch können auch hier Objekte mit genügend Kraft dem Fall widerstehen. g > aΛ

Der Beobachter steht hierbei jeweils an der Quelle und das Boot kann sich am Beobachter festhalten, je nach Kraft wird es ewig verankert bleiben oder irgendwann fortgetragen, wenn die Kraft schwächer ist als das Gefälle. (globales Gefälle und Haltekraft kann man zum lokalen Gefälle addieren bzw subtrahieren). Der maximale Hubblefluss entspricht einem linearen (überall gleichen) Gravitationsfeld, kann also durch eine konstante Gegenbeschleunigung ausgeglichen werden. Welche Richtung man als "gegensätzlich" betrachtet, hängt immer vom Bezugspunkt ab. Der gravitative Zusammenhalt wirkt allerdings in allen Richtungen dem Hubblefluss entgegen. Dazu müßte man das Bild vom linearen Fluss in den Raum übertragen. Und da die Gravitation auch keine Energie verzehrt, wird die Kraft auch nie versiegen.

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Das Ende des Wasserstoffs - wie geht's weiter ? 13 11. 2019 21:40 #60860

Rainer,

du schreibst: der Einfluss der Materie wird durch die expansionsbedingte Verdünnung geringer.

Mir geht es nur um das Verständnis des Begriffs „Einfluss“ in diesem Zusammenhang.

Ein Einfluss bedeutet doch eine Wechselwirkung.

Zu klären ist doch die Frage, wie sieht die aus?

Um das zu verdeutlichen, vielleicht nochmal unser Gummituch missbrauchend.

In unserem Gummituch liegen Massen, irgendwie verstreut.
Diese verformen die Geometrie des Gummituchs.

Jetzt kann man, wenn das Gummituch gedehnt wird, zwei Fälle unterscheiden:

1) die Verformung (verursacht durch die vorhandenen Massen) bleibt gleich
2) die Verformungen verflachen sich

Im ersten Fall ist die Raumexpansion eine übergeordnete Eigenschaft und zeigt sich von Massen völlig unbeeindruckt.

Im zweiten Fall sollte es eine WW geben, soll heißen, die Massen und das Expansionsverhalten sind voneinander abhängig.

Für den zweiten Fall stellt sich dann aber die unmittelbare Frage, wie diese Wechselwirkung beschaffen ist.

Oder anders : die Ausdehnung der Raumzeit sollte sich dann von geometrischen Verformungen beeinflussen lassen.

Sollte das der Fall sein, stellt sich doch die Frage, wie? wie koppelt oder wechselwirkt eine geometrische Verformung mit der Raumzeit und derem expansiven Verhalten?

Thomas

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Das Ende des Wasserstoffs - wie geht's weiter ? 14 11. 2019 18:51 #60895

Thomas schrieb: Um das zu verdeutlichen, vielleicht nochmal unser Gummituch missbrauchend.

In unserem Gummituch liegen Massen, irgendwie verstreut.
Diese verformen die Geometrie des Gummituchs.

Jetzt kann man, wenn das Gummituch gedehnt wird, zwei Fälle unterscheiden:

1) die Verformung (verursacht durch die vorhandenen Massen) bleibt gleich
2) die Verformungen verflachen sich

Im ersten Fall ist die Raumexpansion eine übergeordnete Eigenschaft und zeigt sich von Massen völlig unbeeindruckt.

Im zweiten Fall sollte es eine WW geben, soll heißen, die Massen und das Expansionsverhalten sind voneinander abhängig.

Das Gummituch ist zwar nicht so einleuchtend, naja, man kann sich vorstellen, dass das Gummituch von unten aufgeblasen wird:

Die unveränderten Dellen in Deinem Gummituch bedeuten, dass die Massen von der Expansion unbeeindruckt bleiben, ebenso wie umgekehrt, es besteht eben ein Gleichgewicht. Ohne Vakuumexpansion würden sich die Massendellen aneinander annähern, weil sie durch die Wölbungen zueinander gezogen werden, es gibt keine Reibung, wie bei Öltropfen, geringste Ungleichheiten führen zu einer Annäherung.
Stell Dir nun mein Gummituch vor, sobald dieses durch das Aufblasen hochgewölbt wird, beginnen die Massen, sich voneinander zu entfernen, aber eben nur, wenn die Massen geringeres Gewicht haben als die (immer konstante) Kraft des Aufblasens, es besteht ein konstanter Luftdruck unter der Gummimatte, kein ansteigender.

Die Wechselwirkung ist natürlich die Gravitation, oder Raumzeitkrümmung, die der Expansion durch das Vakuum entgegenwirkt. Beides kann im Gleichgewicht sein oder das Eine oder Andere kann überwiegen. Das Vakuum ist allerdings ziemlich schwach. Die "Kraft" steigt lediglich linear mit der Entfernung, die Gravitation steigt mit der Nähe quadratisch. Massen in großen Abständen werden auseinandergetrieben, in geringen Abständen überwiegt die Schwerkraft, immer und ewig. Eine Wechselwirkung zwischen Gravitation und Vakuumexpansion gibt es nicht, man kann nur beides addieren, global für globale Phänomene oder lokal für lokale Verhältnisse.

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Das Ende des Wasserstoffs - wie geht's weiter ? 14 11. 2019 22:29 #60923

Rainer,
solange wir die Eigenschaften der Raumexpansion und damit deren Ursache nicht verstanden haben, können wir auch die Wechselwirkung zwischen derselben und den vier Grundkräften nicht verstehen.

Wir sehen nur, dass die Expansion zur Verdünnung der großräumig verteilten Materie führt, wobei gegenwärtig die positiv wirkenden Kräfte zu einer Gebundenheit derselben führt. Die Strukturen bleiben also erhalten, werden nur großräumig ausgedünnt.

Und es sieht gegenwärtig so aus, als ob die Eigenschaften der Raumzeit dabei gleich bleiben.
Also ist es durchaus naheliegend, dass die Strukturen nur ausgedünnt werden, aber auf immer gebunden bleiben.

Es ist aber auch denkbar, genügend lange Zeiträume vorausgesetzt, dass die beschleunigte Expansion in der Lage sein könnte, diese Strukturen dann aufzulösen, wenn die Expansionsgeschwindigkeit mit den positiv wirkenden Kräften vergleichbar wird.

Solange wir den Charakter der Wechselwirkung nicht verstanden haben, können wir diese Frage nicht beantworten.

Darauf wollte ich eigentlich hinaus.

Thomas

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Das Ende des Wasserstoffs - wie geht's weiter ? 15 11. 2019 01:17 #60928

Völlig richtig, ich gehe natürlich vom Stand des Modells aus. Allerdings sieht mir dies als ein Missverständnis aus:

Thomas schrieb: dass die Strukturen nur ausgedünnt werden, aber auf immer gebunden bleiben.

Großräumige Strukturen werden ausgedünnt und bleiben nicht gebunden. Kleinräumige Strukturen (Galaxien) werden ncht ausgedünnt und bleiben gebunden.
(Ich hatte nur weiter oben kurz den Gedanken aufgeworfen, dass womöglich die Filamente aus kleinräumigen Strukturen bestehen, aber das kann ich wohl doch eher ausschließen, vor allem wenn die Größenordnung dann doch bei Galaxiengröße liegen sollte).

Und auch das folgende

Thomas schrieb: dass die beschleunigte Expansion

Die beobachtete Expansion nebst Beschleunigung ist allein mit der Ausdünnung der Materie zu erklären, eine ansteigende treibende Kraft ist dafür nicht logisch zu begründen. Dies kann ich zwar nicht belegen, ergibt sich aber im Endeffekt aus allen Rechnungen.

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Das Ende des Wasserstoffs - wie geht's weiter ? 16 11. 2019 00:35 #60992

Rainer,

wenn die Expansion zu einer Dichteabnahme der Materie führt und diese Dichteabnahme sogar zu einer beschleunigten Expansion führt, dann scheint es doch nahezuliegen, dass die Materie mit der Raumzeit wechselwirkt.
Ohne Wechselwirkung könnte sich die Raumzeit auch konstant ausdehnen.

Die Raumzeit wäre demnach eine eigene Entität. Das Expansionsverhalten würde sich von der Materiedichte völlig unbeeindruckt zeigen.

Allein die Tatsache, dass sich die Raumzeit nicht konstant ausdehnt, ist ein Hinweis auf eine Wechselwirkung.

Doch welcher Natur diese ist, erschließt sich derzeit nicht.

Wir haben zwar die Geometriedehnungen, verursacht durch Massen (ART), aber keine Beschreibung
der Kopplung an die Eigenschaften des Vakuums des Raumes.

Thomas

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Das Ende des Wasserstoffs - wie geht's weiter ? 16 11. 2019 01:17 #60993

Thomas schrieb: diese Dichteabnahme sogar zu einer beschleunigten Expansion führt, dann scheint es doch nahezuliegen, dass die Materie mit der Raumzeit wechselwirkt.
Ohne Wechselwirkung könnte sich die Raumzeit auch konstant ausdehnen.

Das ist immer noch das Missverständnis der Beschleunigung. Die exponentielle Beschleunigung durch die veränderliche Skalierung darf ich wohl ausklammern.

Das Vakuum verursacht konstanten Druck. Bei einer Wechselwirkung würde ich nun eine Druckänderung erwarten. Der Vakuumdruck ist aber eine Konstante Λ.

Durch den Druck wird die Materie (soweit die Bindungen nicht ausreichen) verdünnt weil sie auseinandergetrieben wird. Dadurch verringert sich wiederum die Gravitation. Dies nehmen wir als Beschleunigung wahr. Tatsächlich bleibt der Druck des Vakuums aber konstant. Nur die Differenz aus Gravitation und Druck ändert sich.

Man kann diesen Vorgang nun vielleicht als Wechselwirkung beschreiben, aber eigentlich ist es nichts anderes als eine logische Folge der Expansion. Ich verstehe unter Wechselwirkung etwas anderes. Nicht der Vakuumdruck wirkt auf die Gravitation sondern die Verdünnung der Materie. Es ist auf jedenfall eine einseitige Auswirkung.

Den Umgekehrte Fall eines kollabierenden Körpers, bei dem sich die Gravitation in senem Inneren durch das Ansteigen der Dichte erhöht, wodurch wieder das Kollabieren beschleunigt wird, wird man ja auch nicht als eine "Wechselwirkung" der Gravitation mit sich selbst beschreiben wollen, sondern eher als dynamisch beschleunigtes Ansteigen.

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