Urknall

[tiphares]

Wer ist "wir"? Was du da beschrieben hast, hat nichts mit den in Fachkreisen ernsthaft diskutierten kosmologischen Modellen zu tun, du kannst also nicht die Fachwelt damit meinen. Ich würde darauf tippen, dass das von dir beschriebene Modell ein Produkt deiner Phantasie ist, und außer von dir von niemandem vertreten wird, du solltest daher besser "ich" (also du) statt "wir" schreiben...

eheheh.. Agent scullie ist die genialste person in diesem forum.. unglaublich.. :>

[Agent Scullie]

Das Universum ist unendlich und enthält lediglich Materiecluster in einem ansonsten mit dunkler Materie durchfluteten Raum. Diese Materiecluster entstehen durch ein "Überangebot" von dunkler Materie in einem materielosen Raum. Es entstehen schwarze Antilöcher, die Materie und Strahlung explosionsartig ausstoßen. Wir bezeichnen dies als Urknall.

Wer ist "wir"? Was du da beschrieben hast, hat nichts mit den in Fachkreisen ernsthaft diskutierten kosmologischen Modellen zu tun, du kannst also nicht die Fachwelt damit meinen. Ich würde darauf tippen, dass das von dir beschriebene Modell ein Produkt deiner Phantasie ist, und außer von dir von niemandem vertreten wird, du solltest daher besser "ich" (also du) statt "wir" schreiben.

Die Materie breitet sich aus und kolidiert mit anderen Materieclustern, wodurch das Universum seine typische Wabenstruktur erhält.

Das steht in ziemlicher Sicherheit im Widerspruch zu den Beobachtungen. Nach denen gilt die Hubble-Beziehung, wonach sich eine Galaxie umso schneller von uns entfernt, je weiter sie von uns entfernt ist, auch für weit entfernte Superhaufen, im Widerspruch zu deinem Modell, nach dem ferne Superhaufen anderen Materieclustern angehören würden und somit nicht der Expansion unseres Materieclusters unterworfen wären. Du wirst dir wohl ein neues Modell ausdenken müssen.

Aus diesem Grund ist kein Zentrum unseres Universums feststellbar.

Deine Argumentation ist offensichtlich falsch: in deinem Modell hätte unweigerlich jeder Materiecluster seinen eigenen Mittelpunkt, und da der beobachtbare Teil des Universums nach deiner eigenen Beschreibung in deinem Modell mehrere Materiecluster enthalten soll, wäre ohne größere Schwierigkeiten der Mittelpunkt jedes Materieclusters bestimmbar.

Auch das Kollidieren von Galaxien miteinander wäre kaum möglich in einem sich weiter ausdehnenden Universum.

Deine Argumentation ist abermals falsch. Selbstverständlich können in einem sich ausdehnenden Universum Galaxien kollidieren, nämlich deswegen, weil es neben der Expansion des Universums auch noch eine Eigenbewegung (Pekuliarbewegung) der Galaxien gibt. Kollidierende Galaxien sind sich meist vor der Kollision sehr nahe, der Einfluss der Expansion des Universums auf den Abstand zwischen ihnen ist daher sehr gering (es sei nochmals auf die Hubble-Beziehung hingewiesen: je größer der Abstand, desto höher die Fluchtgeschwindigkeit, und umgekehrt, je kleiner der Abstand, desto geringer die Fluchtgeschwindigkeit).

Die bei diesen Entstehungsprozessen entstehende Strahlung erlischt irgendwann und auch die Materie zerfällt, so dass es wieder zu einem "Überangebot" an dunkler Materie und somit zu einem erneuten Materieausbruch kommt. Und so schließt sich der Kreis und der Universum brodelt wie ein rieser Schlammsee vor sich hin.

Das steht nicht nur im Widerspruch zu der Beobachtung, dass das beobachtbare Universum insgesamt expandiert, es würde auch wieder zum Olbersschen Paradoxon führen: in einem statischen Universum müsste es, da die Sterne fortwährend Licht aussenden, immer heller werden, bis es überall so hell wäre wie auf der Oberfläche eines Sterns. Die Expansion des Universum als Ganzem bringt gerade die Lösung für dieses Paradoxon.

[Kristian]

Das Universum ist unendlich und enthält lediglich Materiecluster in einem ansonsten mit dunkler Materie durchfluteten Raum. Diese Materiecluster entstehen durch ein "Überangebot" von dunkler Materie in einem materielosen Raum. Es entstehen schwarze Antilöcher, die Materie und Strahlung explosionsartig ausstoßen. Wir bezeichnen dies als Urknall. Die Materie breitet sich aus und kolidiert mit anderen Materieclustern, wodurch das Universum seine typische Wabenstruktur erhält. Wie die Oberfläche einer heißen Schlammgrube nur eben im drei dimmensionalem Raum.

Aus diesem Grund ist kein Zentrum unseres Universums feststellbar. Einige Galaxien scheinen sich nicht von einem Zentrum aus fortzubewegen. Auch das Kollidieren von Galaxien miteinander wäre kaum möglich in einem sich weiter ausdehnenden Universum.

Die bei diesen Entstehungsprozessen entstehende Strahlung erlischt irgendwann und auch die Materie zerfällt, so dass es wieder zu einem "Überangebot" an dunkler Materie und somit zu einem erneuten Materieausbruch kommt. Und so schließt sich der Kreis und der Universum brodelt wie ein rieser Schlammsee vor sich hin.

[Agent Scullie]

Können Theorien, die nicht von einer Anfangssingularität ausgehen, eine Ursache für die Ausdehung des Raumes benennen? Eine Theorie die dies könnte, scheint mir der Urknall-Theorie überlegen zu sein, weil sie etwas nicht einfach als gegeben annimmt, sondern erklärt.

hier muss man zunächst einmal fragen, was genau eine Ursache für die Expansion eigentlich bedeuten würde. Nehmen wir zum Vergleich einen Stein, der im Erdgravitationsfeld hochgeworfen wird. Die anwachsende Höhe des Steins kann man mit dem Skalenfaktor vergleichen, die bremsende Wirkung der Erdgravitation auf den Aufstieg des Steins mit der bremsenden Wirkung der Gravitation von Materie und Strahlung auf die Expansion. Fragt man nach der Ursache dafür, dass der Stein aufsteigt, so fragt man genau genommen eigentlich danach, was die Ursache dafür ist, dass der Stein in die Höhe steigt statt einfach in Ruhe am Boden liegen zu bleiben. D.h. es wird als "natürliche" Anfangsbedingung angesehen, dass der Stein, bevor er in die Höhe steigt, für unbestimmte Zeit am Boden gelegen hat.

Auf das Universum aber lässt sich eine solche natürliche Anfangsbedingung nicht übertragen. Den Zustand, dass der Stein sich am Boden, d.h. in der Höhe null, befindet, kann man z.B. mit dem Zustand S = 0 idenzifizieren (S ist der Skalenfaktor). Dieser Zustand aber entspricht gerade einer Anfangssingularität, und an einer solchen würde die Zeit selbst erst ihren Anfang nehmen. Es ist also nicht möglich, dass sich das Universum für unbestimmte Zeit im Zustand S = 0 befindet und dann irgendwann plötzlich zu expandieren beginnt. Eine Alternative wäre, den am Boden liegenden Stein mit einen Skalenfaktor S = S0 > 0 zu identifizieren, der dann zunächst für eine unbestimmte Zeit konstant ist und irgendwann zuzunehmen beginnt. Das aber funktioniert ebenfalls nicht: die ART erlaubt keinen über längere Zeit konstanten Skalenfaktor, das Universum muss entweder expandieren oder kontrahieren (sich zusammenziehen).

Eine Ursache für die Expansion im Sinne einer Ursache dafür, dass die Expansionsgeschwindigkeit S'(t) auf einen Wert > 0 anwächst, nachdem sie zuvor für unbestimmte Zeit null war, kann es daher nicht geben. Schaut man sich kosmologische Modelle ohne Anfangssingularität an, so findet man folgende Varianten vor:

In Lindes und Vilenkins ewiger Inflation ist das Universum seit ewigen Zeit in inflationärer Expansion begriffen. Für die Anfangsbedingung bedeutet das, dass man das Vorhandensein einer inflationären Expansion als Anfangsbedingung setzt, und diese Anfangsbedingung dann in beliebig ferne Vergangenheit verschiebt. Eine Ursache wird nur dafür angegeben, dass die Expansion inflationär, d.h. beschleunigt ist, nicht aber dafür, dass das Universum überhaupt expandiert.

In Big Bounce-Szenarien wird als Anfangsbedingung gesetzt, dass das Universum sich zusammenzieht. Eine Ursache wird dafür angegeben, dass die Kontraktion an einem bestimmten Punkt in eine Expansion umschlägt, nicht aber dafür, dass die Kontraktion vorher überhaupt gegeben war.

[Halman]

Hatte die Ausdehung keine Ursache?

Der Gedanke, dass der Strahlungsdruck für die Ausdehung des Universums verantwortlich sein könnte, hat sich in meinem Denken über viele Jahre so stark verankert, dass ich fast automatisch davon ausgehe. Doch hierin sollte ich mich gründlich irren, wie mir dieser Beitrag lehrt

Der Strahlungsdruck wirkt auf die Expansion des Universums nicht auf mechanischem Wege, sondern nur gravitativ, und die gravitative Wirkung von positivem Druck ist anziehend, d.h. es bremst die Expansion. Die zugehörige Formel lautet

S''(t) / S(t) = -4pi/3 G (rho + 3p)

wobei S(t) der Skalenfaktor ist und S''(t) die Beschleunigung der Expansion. Solange rho + 3p > 0 ist (rho ist die Energiedichte), ist stets S''(t) < 0, die Expansion wird gebremst. In der klassischen Urknalltheorie ohne kosmologische Konstante oder Dunkle Energie gibt es nichts, was die Expansion antreiben könnte, es kann folglich keine Ursache dafür geben, dass das Universum überhaupt expandiert. Die Expansion muss daher als Anfangsbedingung gesetzt werden. Das gilt in allen Modellen mit Anfangssingularität, auch in solchen, wo zusätzliche eine kosmologische Konstante, ein Inflatonfeld oder eine Dunkle Energie auftreten: in frühen Zeiten kurz nach der Singularität dominiert stets Materie mit anziehender Gravitation, die die Expansion bremst, Beschleunigungseffekte zeigen sich immer erst in späteren Phasen.

Danke für die hervoragende Erklärung, Agent Scullie. Also kann der Strahlungsdruck ganz am Anfang gar nicht ursächlicht für die Expansion sein, ganz im Gegenteil, verstärkt er den Energie-Impuls-Tensor (richtig?) und trägt damit zusätzlich zur Gravitation bei.
Also hat die Ausdehung in Theorien mit Anfangssingularität gar keine Ursache, sondern wird einfach vorausgesetzt.

Können Theorien, die nicht von einer Anfangssingularität ausgehen, eine Ursache für die Ausdehung des Raumes benennen? Eine Theorie die dies könnte, scheint mir der Urknall-Theorie überlegen zu sein, weil sie etwas nicht einfach als gegeben annimmt, sondern erklärt.

[Floore]

Nein, es ist dunkel.
Und Floore, "Fehlen jeglicher Strahlung" ist auch nicht eindeutig formuliert.
Betrachten wir es mal so:
Der Zeitpunkt "300 000 Jahre nach dem Urknall" repräsentiert den jenigen Zeitpunkt, an dem das Universum für Strahlung transparent wurde, d.h. es soweit abgekühlt war, dass die Elementarteilchen zu Atomen rekombinieren konnten. Der CMB ist also die zu jenem Zeitpunkt frei gewordene (sich dann frei bewegende) Strahlung.
Der CMB ist also die erste in unserem Universum frei gewordenene Strahlung.

Ok, war ungeschickt formuliert.
Die Zeit würde ich dunkel nennen, weil wir hier und jetzt keine Strahlung aus der Zeit anmessen können. Besser?

[HiroP]

Ich würde ja sagen, das es dahinter kompett hell ist

Nein, es ist dunkel.
Und Floore, "Fehlen jeglicher Strahlung" ist auch nicht eindeutig formuliert.
Betrachten wir es mal so:
Der Zeitpunkt "300 000 Jahre nach dem Urknall" repräsentiert den jenigen Zeitpunkt, an dem das Universum für Strahlung transparent wurde, d.h. es soweit abgekühlt war, dass die Elementarteilchen zu Atomen rekombinieren konnten. Der CMB ist also die zu jenem Zeitpunkt frei gewordene (sich dann frei bewegende) Strahlung.
Der CMB ist also die erste in unserem Universum frei gewordenene Strahlung.

[Floore]

Ich würde ja sagen, das es dahinter kompett hell ist

Wieso das denn? Aus der Zeit vor der Rekombination kommt keine Strahlung zu uns durch, das Fehlen jeglicher Strahlung würde ich als "dunkel" bezeichnen.

[Dannyboy]

Und wenn wir noch weiter zurückschauen, sehen wir den CMB, den Mikrowellenhintergrund, das war zu einer Zeit, wo es noch gar keine Sterne und/oder Galaxien gab, und dahinter ist es komplett dunkel. Wir können also gar nicht weiter gucken, aber das ist eher eine zeitliche Beschränkung, als eine räumliche.

Ich würde ja sagen, das es dahinter kompett hell ist

[Floore]

Also wenn danach noch mehr Universum ist und wir es nur nicht sehen können, dürfte das Universum noch älter als 14 Milliarden Jahre sein, wenn man jetzt vom Licht ausgeht.

Die Sache ist die, wir sehen das Universum nicht, wie es in diesem Moment tatsächlich existiert, sondern wir sehen es in verschiedenen Entfernungen zu verschiedenen Zeiten. Wenn wir zum Beispiel Galaxien in 10 Milliarden Lichtjahren Entfernung beobachten, dann beobachten wir das Universum, wie es vor 10 Milliarden Jahren ausgesehen hat. Und wenn wir noch weiter zurückschauen, sehen wir den CMB, den Mikrowellenhintergrund, das war zu einer Zeit, wo es noch gar keine Sterne und/oder Galaxien gab, und dahinter ist es komplett dunkel. Wir können also gar nicht weiter gucken, aber das ist eher eine zeitliche Beschränkung, als eine räumliche.

Im Übrigen geht man praktischer Weise aber davon aus, dass das Universum überall so aussieht, wie hier, sprich im lokalen Universum. Und da ist das Universum auf großen Skalen homogen und isotrop. Das ist eine Annahme, funktioniert aber in der Praxis bis jetzt hervorragend.

Es gibt übrigens mit Floore auch einen offenen Vertreter der Urknall-Theorie

Das klingt ja fast so, als müsste ich mich dafür schämen .

[Agent Scullie]

Das Alter des Universums wird ja auf ca. 14 Milliarden Jahren geschätzt. Also ist das Licht, das von dort kommt 14 Milliarden Jahre alt. Was ist danach? Ist dort die Wand des "Holodecks"?

da musst du erst einmal die Frage präziser stellen. Meinst du was im heutigen Universum jenseits derjenigen Objekte, von denen das 14 Mrd. Jahre Licht stammt, ist? So jedenfalls hat Dannyboy deine Frage offenbar verstanden. Allerdings ist deine Antwort:

Also wenn danach noch mehr Universum ist und wir es nur nicht sehen können, dürfte das Universum noch älter als 14 Milliarden Jahre sein, wenn man jetzt vom Licht ausgeht.

dann sinnlos. Die zeugt ja davon, dass du mit dem, was "danach" ist, Objekte meinst, deren Licht noch älter als 14 Mrd. Jahre ist.

Und die Galaxien bewegen sich ja auf größere Galaxien, schwarze Löcher zu.

es gibt lokale Eigenbewegungen der Galaxien auf lokale Gravitationszentren zu, z.B. bewegt sich unsere lokale Galaxiengruppe auf den Virgo-Galaxienhaufen zu. Insgesamt bewegen sich die Galaxien aber auseinander.

Wenn das alle Galaxien machen

tun sie aber nicht. Das sind nur lokale Inhomogenitäten. Auch wenn "lokal" hier Skalen bis zu einigen 100 Mio. Lichtjahren bedeuten kann.

und alle Materie im schwarzen Loch ist, und ein einziges riesiges schwarzes Loch am Ende ist, explodiert dieses schwarze Loch und wir haben einen neuen "Urknall und das Universum expandiert von neuem.

ganz sicher nicht. Du musst ja zwischen der Expansion des Universums unterscheiden, bei der der Raum selbst expandiert, und den Eigenbewegungen der Galaxien innerhalb des expandierenden Raumes. Würden die Eigenbewegungen dazu führen, dass eine große Zahl an Galaxien in ein schwarzes Loch stürzen, wäre das für die Expansion des Universums als Ganzem ziemlich bedeutungslos. Insbesondere hat auch ein Urknall rein gar nichts mit einem schwarzen Loch zu tun. Die Globalstruktur des Universums und damit der Urknall fallen unter die Robertson-Walker-Metrik, lokale Gravitationsfelder von Galaxien oder schwarzen Löchern gehorchen der Schwarzschild-Metrik.


.
EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Agent Scullie schrieb nach 5 Minuten und 4 Sekunden:

Das habe ich mich auch schon gefragt:

in diesem Fall wäre dir anzuraten gewesen, nicht nur das erste Posting in diesem Thread zu lesen, sondern den restlichen Thread zumindest grob zu überfliegen. Dann wäre dir aufgefallen, dass hier bereits einige Alternativen zum Urknall-Szenario diskutiert wurden.

Es gibt übrigens mit Floore auch einen offenen Vertreter der Urknall-Theorie

[McWire]

Also wenn danach noch mehr Universum ist und wir es nur nicht sehen können, dürfte das Universum noch älter als 14 Milliarden Jahre sein, wenn man jetzt vom Licht ausgeht.

Wie schon gesagt, kann sich der Raum grundsätzlich schneller ausdehnen als die ihn ihm enthaltene Strahlung oder Materie.

Es könnte z.B. sein, dass das Universum schon 100 Mrd. Lichtjahre umfasst, wenn es sich durchschnittliche mit 7,5-fache Lichtgeschwindigkeit ausgedehnt hat.

[Dannyboy]

Also wenn danach noch mehr Universum ist und wir es nur nicht sehen können, dürfte das Universum noch älter als 14 Milliarden Jahre sein, wenn man jetzt vom Licht ausgeht.

Nein. Das Grund liegt in der kosmischen Inflation, eine Phase extremer Raumausdehnung.
DIe Lichtgeschwindigkeit ist die physikalsiche Grenze mit der sich physikalische WIrkungen/Informationen ausbreiten können.
DIe LG begrenzt nicht die "Geschwindigkeit" mit der sich Raum ausdehnen kann.
Eben weil es sich dabei nicht um eine echte "Geschwindigkeit" handelt.

[Rarehero]

@DJSun1981
Das Universum expandiert schneller, als sich das Licht ausbreiten kann. Daher sieht jeder Beobachter nur einen Horizont, der durch das Licht, das ihn seit dem Urknall (genauer seit dem sich das Licht frei bewegen kann) erreichen konnte, definiert wird. Jenseits des Horizonts geht das Universum aber natürlich weiter.

[RichBoss]

Das ist durchaus möglich. Die Wissenschaftler haben ja längst noch nicht alles entdeckt. Beispiel: Dieser extrem helle Stern, der vor einigen Tagen gesichtet wurde...