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Hubble Konstante 06 Jun 2021 19:06 #684

  • Bernhard Rüster
  • Bernhard Rüsters Avatar Autor
Werte Herren, ich suche jemanden, der mir folgende Fragen beantworten kann.
in Anlehnung an einen Versuch in der Oberschule, die Frage, wenn ich in ein Vakuum schlagartig ein Ballon mit etwas Luft platzieren könnte, wie würde er sich ausdehnen ?
schlagartig oder würde die Ausdehnung immer schneller erfolgen ?
Was würde passieren, wenn "unser" Universum in ein "Raum" mit Vakuum (kein einziges Teilchen, was auch immer) platziert worden wäre ?
Vielleicht sollte man mal davon ausgehen, dass Kräfte von außen auf das Universum wirken.
Sollte das schon alles durchdacht worden sein, reicht mir eine kurze Info. Dann muss ich mich nicht weiter mit dem Gedanken befassen.
vielen Dank im voraus, Bernhard Rüster
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Hubble Konstante 06 Jun 2021 20:07 #685

schlagartig oder würde die Ausdehnung immer schneller erfolgen

Druck ist Kraft pro Fläche,
p = F/A
und Kraft übt auf Massen eine Beschleunigung aus
a = F/m
Die Ballonhülle ist Masse und wird daher vom Innendruck beschleunigt. Wenn der Druck nicht mit der sinkenden Dichte infolge der Expansion abnehmen würde, dann wäre die Kraft konstant und ebenso die Beschleunigung
v = t·a
r = t²a/2

Was würde passieren, wenn "unser" Universum in ein "Raum" mit Vakuum (kein einziges Teilchen, was auch immer) platziert worden wäre ?

Das Universum besteht zum allergrößten Teil aus Vakuum, die Sterne sind in Vakuum eingebettet, da kann sich also gar nichts ändern.

Sterne üben auch so gut wie gar keinen Druck aus, die dafür nötigen Pekuliargeschwindigkeiten sowie Dichte sind viel zu gering. Die Strahlungsdichte ist heutzutage so gering, dass sie ebenfalls keinerlei Rolle spielt, das sieht man schon an ihrer Temperatur 2,7255 K, Strahlung der Sterne ist nochmals viel viel seltener (Dichte) wenn man sich nicht in unmittelbarer Nähe eines Sterns befindet.

Der Druck ist außerdem überall gleich, er addiert sich nicht mit dem Volumen, während seine Energiedichte sich mit dem Volumen zu einem gravitativ anziehenden Faktor summiert
p = E/3V = c²ρ/3 unabhängig vom Volumen konstant bei gleicher Dichte
g = G·E/c²r² = 3V·p·G/c²r² = G·ρ·r/c² vergrößert sich mit r bei gleicher Dichte
Zusätzlich wirkt Druck auf große leichte Teilchen stärker (Gaswolke) während Gravitation hiervon unabhängig für alles gleich wirkt.
Letzte Änderung: von Rainer Raisch. (Notfallmeldung) an den Administrator

Hubble Konstante 10 Jun 2021 19:01 #688

  • Anonymus
  • Anonymuss Avatar Autor
Vielen Dank. Zusammengefasst, um zu sehen, ob ich es verstanden habe.
Die Gummihaut sorgt nur dafür, dass ich den Vorgang der Atomverteilung im Vakuumkolben sehe.
Angeblich gibt es im Weltraum ca. 1 Atom pro qm... oder so.
Ich meinte mit Vakuum, null Atome.
Also unser Universum expandiert in einen Raum hinein mit null Atomen.
Aber auch dann würde sich das Universum mit sinkender Dichte (durch die Expansion), immer langsamer ausdehnen.

Vielen Dank nochmal und toll, dass es Wissenschaftler gibt, denen man einfach mal solche Fragen stellen kann.
Gruß aus Brandenburg,
Bernhard Rüster

Hubble Konstante 10 Jun 2021 19:40 #689

Ja das kann man schon bildlich grob so zusammenfassen, auch wenn die Expansion nicht in einen Raum hinein erfolgt, sondern der Raum selbst expandiert. In Bezug auf die Dichte kommt dies zwar auf das Gleiche heraus, doch gibt es schon einen deutlichen Unterschied in anderer Hinsicht.

Am deutlichste sieht man dies an der Lichtgeschwindigkeit, die lokal immer gleich ist, aus der Ferne "beobachtet" aber andere Werte annehmen kann. Und genau dies ist bei der Expansion des Universums der Fall. Das Licht wird von der Expansion, also vom Raum, nämlich mitgetragen. Dies bedeutet in Richtung auf uns zu ist das Licht in der Ferne langsamer während es von uns weg schneller als mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs ist.

Dadurch kommt es ja zum Ereignishorizont beim Hubble Radius, weil das Licht ebenso schnell durch die Expansion weggetragen wird, wie es in unsere Richtung lokal unterwegs ist. Es kann daher kein Licht über den Hubble Radius dringen. Die beste Bechreibung für diese Umstände ist die Expansion des Raumes selbst.

Dies war nun eine rechnerische Beschreibung, aber dies deckt sich mit den Beobachtungen, die sich naturgemäß immer auf die Vegangenheit des Universums beziehen. Hier ist es so, dass wir heute sogar das Licht von Sternen sehen, die sich von Anfang an jenseits des damaligen Horizontes befanden, deren Licht aber den Weg zu uns gechafft hat, weil sich der Horizont mit der Verlangsamung der Expansion vergrößert hat und somit die Region erfasst wurde, in die das Licht bereits vordringen konnte.

Die Beschreibung der Dynamik ist also sehr komplex und läßt sich dennoch zumindest für die Vergangenheit die man überhaupt sehen kann recht einfach in Formeln fassen. Jedenfalls bestehen alle Kosmologen darauf, dass es der Raum selbst ist, der expandiert.
Letzte Änderung: von Rainer Raisch. (Notfallmeldung) an den Administrator

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