Dunkle Energie

Hallo Volker,

ich bin mir nicht sicher ob wir vom Gleichen sprechen.
Nach meinem Verständnis ist eine mögliche Konsequenz der dunklen Energie, das die Beschleunigung immer weiter zunehmen wird.
DANN ist das Universum nicht mehr so flach und wird immer stärker gekrümmt.
In dem Bild das Du nutzt, beschleunigt aktuell unser Auto (Universum) recht gleichmässig mit Vorder- und Hinterreifen gleichmäßig, so dass unser Kopf  probelmlos mitbeschleunigt. Es entfernen sich lediglich die vorderen Autos von den Autos am Ende der Kolonne.
Zunehmend werden die Vorderreifen stärker beschleunigen, so dass das Auto an sich in die Länge gezogen wird, bis es zerreisst. Später beschleunigt dann sogar unser Gesicht stärker als der Hinterkopf, so dass es auch unserern Kopf zerreissen wird.
Das Ganze wird dsich dann durchaus als "Kraft" manifestieren, die zunächst Galaxien selbst, danach Sternensysteme und später die Planeten selbst und schließlich die Atome und Atomkerne zerreisst.

Nur so ist doch dieser "Big Rip" überhaupt zu verstehen. 

EDIT:
Da wir(ich) uns etwas vom Thema der schwarzen Löcher entfernen, wäre das besser in diesem Thread aufgehoben:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=628.60

Hallo,

ich bin mir nicht sicher ob wir vom Gleichen sprechen.

Ich denke schon. Die dunkle Energie oder kosmologische Konstante verursacht eine gleichfoermige Beschleunigung, keine beschleunigte Beschleunigung. Und solange wir von einem Friedmann-Universum ausgehen, bleibt die Kruemmung erhalten, also wenn das Universum einmal flach ist, dann bleibt es flach. Z.B. sehen wir, dass das Universum bei z=1100 (also im kosmischen Radio-Hintergrund) schon flach ist, und es heute auch noch ist.

Gruss,
Volker

Interessant, ich muss sagen, ich habe das Szenario, wie Pham es geschildert hat, auch schon ein paar Mal hier und da gehört (und glaube ich sogar auch als Doku schon gesehen^^), und bevor ich das hier gelesen habe, hab ich gar nicht dran gedacht, mal genau hinzuhören, ob von (gleichmäßig) beschleunigter Expansion oder beschleunigt beschleunigter Expansion die Rede ist.


PS: Wer kurz ein bisschen was über Dunkle Energie erfahren möchte, kann sich vll diesen Link angucken, von Harald Lesch:

Harald Lesch: Dunkle Energie

Die Expansion (ob konstant beschleunigt/zunehmend beschleunigt) spricht er aber so direkt nicht an, ich denke aber von seinen Formulierungen spricht er aber von einer konstanten Beschleunigung - zudem erzählt er ebenfalls von einem "flachen" Universum.

@Volker
Hmm, gibt es nicht die Idee/das Modell/die Extrapolation des "Big Rip", dass die Dunkle Energie eines Tages so starke Kräfte auf das Universum ausübt, dass sie die anderen Grundkräfte dominiert, also die gebundenen Systeme (Galaxien, Planetensysteme ... Atome) "zerreißt"?

Das Big Rip-Modell beschreibt das so. Allerdings kann heute niemand sagen, ob es auch zutrifft. Dazu wissen wir einfach noch zu wenig über die Dunkle Energie, über das Verhältnis zwischen dem von ihr ausgeübten negativen Druck und ihrer Energiedichte. Planck wird dazu hoffentlich Daten liefern, die eine empirische Begrenzung der Möglichkeiten zulassen.

Zurück geht das Big Rip-Modell auf dieses Paper, wer's nachlesen will: http://arxiv.org/PS_cache/astro-ph/pdf/0302/0302506v1.pdf

Ich habe da ein kleines Problem ... wenn der überall expandierende Raum die Körper/Teilchen in ihm nicht "mit expanidert".

• Annahme:Der Raum expandiert immer und überall.
• Wir haben zwei Körper und bringen diese beliebig nahe dr>0 aneinander heran.
• Wenn jetzt die Annahme stimmt, muss auch der (beliebig kleine) Raum zwischen den Körpern expandieren.
• Über alle Zeit müsste das dazu führen, dass sich alle Körper/Teilchen unendlich weit voneinander entfernen.

*Grübel* ...
Oder heißt es, dass der expandierende Raum die Körper/Teilchen nicht beeinflusst (mitnimmt)? Warum werden dann aber galaktische Distanzen überhaupt größer?

Irgendie passen diese beiden Gedankenwelten bei mir nicht zusammen ...

Nun, ist doch die Frage ob die Kraft mit der sich die Teilchen anziehen größer und damit die Teilchen beieinander bleiben oder?

Gruß, Klaus

Ich habe da ein kleines Problem ... wenn der überall expandierende Raum die Körper/Teilchen in ihm nicht "mit expanidert".

• Annahme:Der Raum expandiert immer und überall.
• Wir haben zwei Körper und bringen diese beliebig nahe dr>0 aneinander heran.
• Wenn jetzt die Annahme stimmt, muss auch der (beliebig kleine) Raum zwischen den Körpern expandieren.
• Über alle Zeit müsste das dazu führen, dass sich alle Körper/Teilchen unendlich weit voneinander entfernen.

*Grübel* ...
Oder heißt es, dass der expandierende Raum die Körper/Teilchen nicht beeinflusst (mitnimmt)? Warum werden dann aber galaktische Distanzen überhaupt größer?

Irgendie passen diese beiden Gedankenwelten bei mir nicht zusammen ...

Ich glaube ich verstehe Dein Dilemma.  Das was Du Dir vorstellst ist eine Raumausdehnung in dem nicht der Raum selbst sich ausdehnt sondern größer wird.
Dann würden aber auch alle darin enthaltenen "Teile" größer werden, also auch diejenigen die beobachten.
Es gibt dieses Modell des aufblasbaren Luftballons, der die Expansion darstellen soll.
"Teile" des Universums (also Elementateilchen, Wellen, Felder, etc.) werden darauf als aufgemalte Punkte beschrieben. Richtiger wäre es diese aufzukleben.
Dann dehnt sich der Raum aus, ohne die Inhalte (Punkte) selbst zu verändern.
Das was Du meinst, sind aufgemalte Punkte, die sich selbst mitausdehnen. So eine Expansion würden wir aber überhaupt nicht bemerken, da wir selbst sozussagen mitexpandieren.

Die expansion nach "klassischen" Bild wäre vergleichbar einem Impuls in der Vergangenheit,  der alles einen Schubs verpasst hat, aber nun nicht mehr weiter wirkt. Die Kraft der Gravitation zwischen entfernten Galaxien wäre zu schwach um gegen diesen Impuls gegenzuhalten. Deswegen driften sie voneinander weg (nach klassischen Bild aus der Prä-dark-energy-era mit geringer werdenden Geschwindigkeit).
Nun gibt es das Modell der dunklen Energie, die sich als permanenten Kraft darstellt (vergleichbar einer Art "Anti-Gravitation") und alles zu verschieben sucht. Bei entfernten Galaxien funktioniert das und sie bewegen sich sogar beschleunigt von einander weg.
Zumindest aktuell reicht aber dieses Kraft(Beschleunigung) nicht aus um (wie Volker schrieb) gebundene Systeme auseinanderzureißen. Das heißt, die Gravitation innerhalb einer Galaxie ist noch größer als die Kraft aufgrund der dunklen Energie die dieses zu zerreissen versucht. Und das gilt dann erst recht für Sonnensysteme oder gar Atome und Atomkerne.

Die Frage ist nun, ist es eine gleichbleibende Beschleunigung oder eine beschleunigte Beschleunigung, die Konsequenzen wären dann dramatisch unterschiedlich (ewige Ausdehnung vs. Big Rip).

Hi

Das was Du meinst, sind aufgemalte Punkte, die sich selbst mitausdehnen. So eine Expansion würden wir aber überhaupt nicht bemerken, da wir selbst sozussagen mitexpandieren

Man müßte es aber an den Kräften wie Gravitation und Kernkraft bemerken, die würden dann ja immer schwächer.

Gruß René

Hi

Zitat

Das was Du meinst, sind aufgemalte Punkte, die sich selbst mitausdehnen. So eine Expansion würden wir aber überhaupt nicht bemerken, da wir selbst sozussagen mitexpandieren

Man müßte es aber an den Kräften wie Gravitation und Kernkraft bemerken, die würden dann ja immer schwächer.

Gruß René

Das verstehe ich nicht. Wieso würden Kräfte schwächer?, wenn der Raum an sich größer wird. Wir würden ionsfern nichts davon merken, da ein Meter für uns trotzdem ein Meter bleibt.
Das bleibt es beid er Expansion auch, aber die Onjekte an sich, die zu schwach gebunden sind, entfernen sich ohne die eigene Ausdehnung zu verändern.
Der Raum wird mehr anstatt größer.

naja am besten kann man es sich immer noch mit der Luftballon-Analogie vorstellen... Wie bei einem Luftballon die oberfläche beim Aufblasen expandiert, so expandiert auch der Raum selbst.

Doch momentan eben nicht schnell genug, um Galaxie-Strukturen, oder Sternensysteme, oder Planeten, oder Atome zu zerreißen, da die Gravitation / Kernkräfte viel höhere Größenordnungen haben als die Expansion.


Zum Thema: Solange man Dunkle Energie und Materie (beides noch nicht experimentell nicht bestätigt, oder?) bleibt es meiner Meinung nach auch skeptisch zu sehen. Vielleicht verbirgt sich auch ein anderer Mechanismus dahinter, den wir uns momentan nur nicht vorstellen können (mit "uns" meine ich nicht hier die Forumsnutzer, sondern die Menschen allgemein und die Physiker und Kosmologen im speziellen^^)

Hi

Wieso würden Kräfte schwächer?,

OK war falsch ausgedrückt

Nehmen wir mal an ein Elektron kreist um einen Atomkern, jetzt dehnt sich der Raum zwischen beiden aus
Das Elektron wird dann schwächer angezogen als vorher, weil es jetzt ja weiter weg ist.
Könnte man die Kraft messen mit der der Atomkern am elektron zieht, einmal vor und nach der Expansion, so müsste man einen Unterschied feststellen

Gruß

Das Elektron wird dann schwächer angezogen als vorher, weil es jetzt ja weiter weg ist.

Warum sollte es weiter weg sein? Die Kraft mit der das Elektron auf seiner Bahn gehalten wird ist größer. Zwischen Erde und Mond dehnt sich da Raum auch aus, nur ist das wohl kaum die Erklärung dafür, dass sich der Mond von uns entfernt.    Gravitation ist eine schwache Kraft. Wenn die der Raumausdehnung offensichtlich schon entgegen treten kann, dann können es Kernkräfte erst Recht.

Gruß, Klaus

Hallo,

Oder heißt es, dass der expandierende Raum die Körper/Teilchen nicht beeinflusst (mitnimmt)?

genau, die Materie klebt ja nicht am Raum. Galaxien sind nicht auf einem Gitter befestigt das sich dann ausdehnt.

Warum werden dann aber galaktische Distanzen überhaupt größer?

Weil sich der Raum selbst ausdehnt und es keine Bindung durch Gravitation oder sonst eine Kraft auf kosmologischen Entfernungen (also sagen wir mal auf Skalen die groesser sind als 150 Mpc sind) gibt. Ein Galaxienhaufen wird durch die Ausdehnung nicht groesser, aber der Abstand von Galaxienhaufen, der wird groesser.

Die Ausdehnung des Universums, und auch die dunkle Energie, sind keine Kraft, sie verrichten keine Arbeit an der Materie im Universum. Es ist heute nicht mehr oder weniger Masse-Energie im Universum als am Anfang.

Gruss,
Volker

Halten wir erstmal (wieder) fest: der Raum dehnt sich (also doch). Die Expansion ist kein (Anfangs-)Impuls ... so verstehe ich jetzt Volker.

Aber, wenn die Expansion die Materie nicht beeinflusst (nicht auf sich streckendem Gitter festgeklebt), warum werden die Galaxien dann doch durch die Expansion voneinander entfernt? Einerseits sagst du der Raum nimmt die Teilchen an sich nicht mit, dann bemühst du aber doch wieder Entfernungen und (zu geringe) Kräfte, um das Wachstum kosmologischer Abstände zu erklären.

Wirklich konsistent ist das (hier) noch nicht beschrieben.

naja stell dir es doch noch einmal mit meiner analogie des aufgeblasenen ballons vor:

2 Punkte, die sehr dicht auf der oberfläche aneinander sind, werden sich beim aufblasen sehr langsam voneinander wegbewegen. Die punkte werden aber mitgenommen, sie sind direkt durch die Ausdehnung beeinflusst. Doch sie bewegen sich so langsam auseinander, dass eine gedachte Kraft sie locker weiter zusammenhalten könnte (oder sie sogar noch näher bringen könnte), wie es auch bei einer Galaxie oder sogar einem Galaxienhaufen ist (ich hab mal gelesen, dass gegen Ende des "Sternzeitalters", wenn also keine Sterne der Sonnengröße oder größer mehr da sind, sondern nur noch Braune Zwerge übrig sind, die Milchstraße schon lange mit dem Andromedanebel vereint sein wird).

Punkte, die auf dem Ballon jedoch sehr weit entfernt voneinander sind, bewegen sich um viele Größenordnungen schneller voneinander weg.

Fazit: Nahe Galaxien bewegen sich langsam voneinander weg, wenn es keine Gravitation gäbe. Die Gravitation hält sie aber gleich entfernt, oder bringt sie sogar zusammen.
Weitentfernte Galaxien entfernen sich voneinander, da sie sich viel schneller voneinander entfernen und 2. ja auch die Gravitation auf so große Entfernungen nahezu nicht existiert.

Das wird sehr gut (neben anderen Dingen) in diesem Buch thematisiert (da hab ich das auch her, dass Milchstraße und Andromda kollidieren).

http://www.amazon.de/Die-f%C3%BCnf-Zeitalter-Universums-Ewigkeit/dp/3423330864#

Ziemlich gutes Buch

Ist schon klar, aber es geht mir ja um etwas anderes:
Nimmt der Raum nun die eingebetteten Teilchen mit (der Luftballon), oder nicht (Volkers Aussage zum nicht-Gitter)? Ich störe mich an dieser Inkonsistenz.

soweit ich weiß, nimmt er sie mit. Zumindest stand das bisher in allen Büchern, die ich gelesen habe, so.

Als Quelle hierfür dient das Buch aus meinem vorigen Post. Zuhause habe ich noch ein oder zwei andere, wo das so steht, doch da müsste ich erst nochmal nachlesen.

Vielleicht könnte Volker seine Quelle(n) nennen.

Vielleicht könnte Volker seine Quelle(n) nennen.

Gerne. Zum Unterrichten habe ich
Barbara Ryden, "Introduction to Cosmology" (Addison Wesley),
Andrew Liddle, "An Introduction to Modern Cosmology"  (Wiley Verlag) und
Michael Berry "Principles of Cosmology and Gravitation" (Cambridge University Press)
benutzt.

Es geht hier ja nicht um irgendein anschauliches Modell, sondern schlicht um die Konsequenz die ein Lambda-Term (also z.B. dunkle Energie oder kosmologische Konstante, wie man das auch immer nennen moechte) auf die Materie und Strahlung im Universum hat. Dazu muss man sich erst einmal klar machen, was 'gekruemmter Raum' bedeutet und sich dann ein bisschen die Friedmann-Gleichungen anschauen (das sind spezielle Formen der Einsteinschen Feldgleichungen fuer den Fall eines expandierenden oder sich zusammenziehenden Universums).
Natuerlich nimmt die Dichte im Universum auf grossen Skalen ab, wenn sich der Raum ausdehnt. Die Raumausdehnung kann aber nicht Systeme, die durch physikalische Kraefte gebunden sind (das kann irgendeine der 4 Grundkraefte sein) veraendern. Sonst wuerde da ja Arbeit verrichtet werden und das gesamte Universum wuerde Energie aus dem Nichts gewinnen.
Man kann natuerlich versuchen, andere Loesungen zu den Einsteinschen Feldgleichungen zu finden.

Gruss,
Volker

aber theoretisch sind alle Systeme im Raum aneinander durch Gravitation gebunden, auch wenn eine galaxie Millionen Lichtjahre weg ist. Entfernt sie sich von uns durch die Raumausdehnung wird ja dann trotzdem Arbeit verrichtet (und sie entfernen sich ja, das wurde ja schon beobachtet). Oder wie erklärt sich das dann?

Hallo,

aber theoretisch sind alle Systeme im Raum aneinander durch Gravitation gebunden, auch wenn eine galaxie Millionen Lichtjahre weg ist.

Nein. Gravitation wirkt sich nur bis auf Super-Galaxienhaufengroesse aus. Auf Skalen von >>100 Mpc gibt es keine Kraefte, die die Materie zusammenhalten. Daher kann man Kosmologie auch nur auf Skalen betreiben die deutlich groesser als 100 Mpc sind (also so ab Rotverschiebung z>0.03), wenn Gravitation nicht mehr die Materieverteilung beeinflusst.

Gruss,
Volker

Sprich Gravitation hat eine endliche Reichweite? das wusste ich noch nicht

Keine nennenswerte Gravitation jenseits 100 Mpc ... das hört sich für mich eher wie ein Artefakt der (mathematischen) Modellbildung an, nicht nach dem Teil einer "richtigen"/grundlegenden Theorie.

Sprich Gravitation hat eine endliche Reichweite? das wusste ich noch nicht

Nein, aber ab einer gewissen Entfernung ist der Einfluss der Gravitation nicht mehr feststellbar.
Das hat nichts mit Modellbildung zu tun, sondern damit, dass die Gravitationskraft mit dem Abstand im Quadrat abnimmt.

Gruss,
Volker

dann wäre sie aber genaugenommen nie 0. Außer sie ist gequantelt (einzelne Gravitons)?