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THEMA: Hintergrundstrahlung

Hintergrundstrahlung 30 Mai 2017 18:27 #15030

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Wenn die Hintergrundstrahlung 380000 Jahre nach dem Urknall entstand, warum können wir sie dann heute noch messen? Müssten nicht alle Photonen aufgrund ihrer Bewgung sich am Rand des Universums befinden und somit nicht in unserer Nähe.

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Hintergrundstrahlung 30 Mai 2017 19:05 #15031

Nein.

Nach dem aktuell gängigen kosmologischen Modell sieht das so aus:
Die Photonen "bewegen" sich völlig chaotisch in alle Richtungen.
Ein Teil von ihnen hat sich dabei auf einen damals schon ca. 40 Millionen Lichtjahre(!) entfernten Punkt zubewegt an dem viel später einmal unsere Sonne und Erde entstehen sollte. Weil sich der Raum jedoch während der langen Reise immer weiter ausdehnte brauchten die Photonen über 13 Mrd. Jahre um die Entfernung zu überwinden.

Dazu kommt noch: Das Universum hat höchst wahrscheinlich keinen "Rand". Weit und breit gibt es keinen Hinweis darauf denn das beobachtbare Universum sieht in allen Richtungen annähernd gleich aus. Ganz besonders trifft das auf die Hintergrundstrahlung zu,

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Hintergrundstrahlung 30 Mai 2017 19:36 #15032

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Soll das bedeuten, dass sich der Raum (Weltall) schneller ausgebreitet hat als die Geschwindigkeit der Photonen. Mit Rand meinte ich natürlich keine scharfe Grenze, sondern nur die Entfernung zu unserem Sonnensystem.

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Hintergrundstrahlung 30 Mai 2017 20:23 #15033

Nein.
Bezüglich der 40 Mio Lj Abstand soll das nur heisen das Universum war zu dem Zeitpunkt schon sehr groß. Möglich macht das die Inflationsphase ganz am Anfang. Manche meinen auch es wäre schon im Urknall unendlich groß gewesen.

Bezüglich der 13 Mrd Jahre zur Überbrückung heist das: der restliche Weg bis zum Ziel (uns heute) wird mit der Zeit immer länger. Man stelle sich vor, man fährt auf einer Autobahn aus Gummi von München nach Hamburg während jemand die beiden Orte auseinander zieht. Bis man ankommt liegt Hamburg vielleicht schon auf dem Mond und man hat am Ende statt 8 Stunden ein ganzes Jahr für die immer länger werdende Strecke gebraucht^^ Das ist wie gleichzeitig 10 Schritte vor und 9 zurück.

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Hintergrundstrahlung 30 Mai 2017 21:17 #15035

Wenn man das ganze Universum betrachtet, dann dehnt sich der Raum mit Überlichtgeschwindigkeit aus. Es gibt heute viele Galaxien, deren Licht uns niemals wird erreichen können.

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Hintergrundstrahlung 30 Mai 2017 22:00 #15036

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Klingt alles interessant. Aber kriegen wir bei Überlichtgeschwindigkeit nicht Probleme mit Einstein. Auch das chaotische Verhalten von Photonen ist schwer vorstellbar, wenn es doch immer heißt, das Weltall ist so leer. Wenn wir uns im Miitelpunkt des Weltalls befinden würden,wäre es nachvollziehbar, dass aus allen Richtungen die Hintergrundstrahlung gleicht ist. Aber ist das so. Wären nicht signifikante Schwankungen der Hintergrundstrahlung plausibler.

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Hintergrundstrahlung 30 Mai 2017 22:27 #15037

mmok schrieb: Aber kriegen wir bei Überlichtgeschwindigkeit nicht Probleme mit Einstein.


Laut Einstein bewegt sich nichts schneller als die Lichtgeschwindigkeit gegenüber dem Raum. Dies gilt aber nicht für die Expansion des Raumes an sich.

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Hintergrundstrahlung 31 Mai 2017 04:48 #15043

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Guten Morgen, Claus!
Wie verändert sich unser sichtbares Universum durch die Überlichtgeschwindigkeit des Raumes?

Bei gleicher Technik und zunehmender Verdünnung der Hintergrundstrahlung
und möglicherweise mittel- und langfristig nicht bekannter Geschwindigkeit der beschleunigten Expansion des Raumes,
würden wir, vernachlässige ich den Fortschritt der Technik,
irgendwann in x-Jahren nur noch bis zur nächsten Galaxien sehen können, was Materiesichtung anbelangt,
und dazwischen befände sich nichts als leerer Raum,
und immer leerer werdendes Vakuum - bis zum jetzigen „Horizont“ unseres sichtbaren Universums?
Entkoppeln sich Raum und Zeit?
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Hintergrundstrahlung 31 Mai 2017 06:55 #15044

mmok schrieb: Aber kriegen wir bei Überlichtgeschwindigkeit nicht Probleme mit Einstein.

Nicht wirklich.
Könnte man das Universum von außen betrachten mit einem besonderen Licht das keine Lichtgeschwindigkeit kennt würde man in der Tat Überlichtgeschwindigkeiten der Objekte zueinander sehen. Doch bei Einstein gibt es diese besondere Außensicht nicht. Ein Beobachter kann nur Bilder sehen die ihn mit Lichtgeschwindigkeit erreichen. Objekte die sich mit ÜL voneinander entfernen werden nie (wieder) etwas voneinander erfahren, sie fallen hinter den Beobachtungshorizont.

Man sagt auch die Objekte (Galaxien) bewegen sich nicht im Raum sondern der Raum zwischen ihnen dehnt sich aus.

mmok schrieb: Auch das chaotische Verhalten von Photonen ist schwer vorstellbar, wenn es doch immer heißt, das Weltall ist so leer.

Das chaotische Verhalten hatten die Photonen bevor sie sich frei bewegen konnten. Bei Temperaturen > ca. 3000 K war das Universum mit freien Protonen und Elektronen gefüllt an denen die Photonen ständig gestreut wurden. Erst 380000 Jahre nach dem Urknall sank die Temperatur so weit das die Elektronen von den Protonen eingefangen und das Universum durchsichtig wurde. Der Nebel lichtete sich.
Was wir sehen ist das Abbild der letzten Streuung einer Sphäre ca. 40 Mio Lichtjahre um den späteren Entstehungsort der Erde herum.
Alles was näher war ist längst an uns vorbei, was weiter entfernt passierte hat uns noch nicht erreicht.

mmok schrieb: Wenn wir uns im Miitelpunkt des Weltalls befinden würden,wäre es nachvollziehbar, dass aus allen Richtungen die Hintergrundstrahlung gleicht ist.

Wir befinden uns im Mittelpunkt des von uns beobachtbaren Universums. ;)
Für die Hintergrundstrahlung mag das noch zutreffen. Jedoch erklärt das nicht das Hubblegesetz wonach die Geschwindigkeit mit der sich Galaxien von uns entfernen von deren Entfernung zu uns abhängt. Das ist allein der Expansion des Universums geschuldet. Hat man die Expansion aber erstmal akzeptiert braucht man die Erde nicht mehr im Mittelpunkt des Weltalls. Es geht auch ohne eine solche Annahme.

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Hintergrundstrahlung 31 Mai 2017 17:37 #15066

Chalawan2000 schrieb: Bei gleicher Technik und zunehmender Verdünnung der Hintergrundstrahlung
und möglicherweise mittel- und langfristig nicht bekannter Geschwindigkeit der beschleunigten Expansion des Raumes,
würden wir, vernachlässige ich den Fortschritt der Technik,
irgendwann in x-Jahren nur noch bis zur nächsten Galaxien sehen können, was Materiesichtung anbelangt,
und dazwischen befände sich nichts als leerer Raum,
und immer leerer werdendes Vakuum - bis zum jetzigen „Horizont“ unseres sichtbaren Universums?


Irgendwann werden alle anderen Galaxien aus unserer Blickreichweite verschwunden sein, wobei wir zuvor noch mit (ich weiß nicht mit wie vielen) Galaxien kollidieren werden.


Chalawan2000 schrieb: Entkoppeln sich Raum und Zeit?


Wie meinst Du das? Wieso sollten sie?

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Hintergrundstrahlung 01 Jun 2017 01:56 #15096

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Eine eher philosophische Betrachtung: theoretisch sehen wir in x-Jahren nur noch Vakuum, das leerer und leerer wird, vor uns und um uns herum. Das wirft doch Fragen auf? Wenn die Milchstraße nicht auseinanderfliegt und wir keine Entfernungen mehr messen können, in Ermangelung von Standardkerzen, existiert Raum ohne dass wir ihn in Lichtjahre einteilen können.

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Hintergrundstrahlung 01 Jun 2017 07:06 #15101

Die Strahlung wird doch immer existieren. Die Strahlung sehr weit entfernter Galaxien wird immer durch das Universum unterwegs sein. Die wird zwar immer langwelliger, immer röter, immer energieärmer aber sie verschwindet doch nicht.

Es sei denn... Was passiert wenn die Energie der Strahlung zu gering wird? (Plancksches Wirkungsquantum)

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Hintergrundstrahlung 01 Jun 2017 09:35 #15106

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Das heißt dann auch, Strahlung gab es im Universum schon immer, auch vor dem Urknall,
auch wenn der "Raum" kleiner war - was sich ändert sind Wellenlänge, Frequenz und Photonenenergie?

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Hintergrundstrahlung 01 Jun 2017 18:52 #15119

Wenn der Urknall das war, was die Physiker vermuten, dann ist unser Universum erst mit dem Urknall entstanden. Somit knn es vor dem Urknall in unserem Universum nichts gegeben habn, auch keine Strahlung.

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Hintergrundstrahlung 02 Jun 2017 00:14 #15127

mmok schrieb: Wenn die Hintergrundstrahlung 380000 Jahre nach dem Urknall entstand, warum können wir sie dann heute noch messen? Müssten nicht alle Photonen aufgrund ihrer Bewgung sich am Rand des Universums befinden und somit nicht in unserer Nähe.


Ganz einfach. Die Photonen kommen nicht nur vom "Rand" unseres Universums, sondern von überall.

Verabschiede dich zunächst von der Vorstellung, dass der Urknall eine Detonation war, der eine punktförmige Massenanhäufung nach außen beschleunigt hat.

Stelle dir statt dessen das Universum vor dem Urknall als "beinahe unendlich groß" vor. Dann beginnt es zu expandieren, und zwar in exponenzieller Form, d.h. dass sich ein Raumelement (z.B. ein Meter) in einer konstanten Zeit immer wieder verdoppelt. Nach einer Stunde sind es zwei, nach zwei Stunden vier, nach drei Stunden acht Meter.

Nach ein paar Wochen es dann ein Lichtjahr, nach ein paar Wochen und einer Stunde zwei Lichtjahre und so weiter.

Dinge, die am Anfang weniger als einen Meter auseinander waren, entfernen sich also nun *scheinbar* mit einer Geschwindigkeit voneinander, die größer ist als die Lichtgeschwindigkeit. Sie bewegen sich jedoch nicht aufgrund einer vorangegangenen Beschleunigung, sondern sehen lediglich die Expansion des Raumes als eine Art "voneinander-weg-bewegen". Diese Expansion des Raumes kann ohne weiteres weit voneinander entfernte Orte dazu bringen, dass sie sie in Zukunft keine Signale mehr miteinander austauschen können.

Jedoch darf man nicht den Fehler machen, dass man deren "auseinanderdriften" aufgrund der Expansion des Kosmos als Relativbewegung versteht. Es wäre grundsätzlich unmöglich, zwei Körper so stark gegeneinander zu beschleunigen, dass sie sich schneller als mit Lichtgeschwindigkeit voneinander weg bewegen.

Die Expansion des Raumes ist also nicht dasselbe wie eine Relativbewegung, hat aber dieselben Auswirkungen: Nämlich eine Rotverschiebung entfernter Objekte.

Versucht man nun die (beschleunigte) Expansion des Raumes unter der Annahme eines Energieerhaltungssatzes zu erklären, dann muss man unweigerlich zu dem Schluss kommen, dass dem Universum von irgendwoher Energie zugeführt wird. Sonst würde die gegenseitige Gravitation die Auseinanderbewegung aller Objekte voneinander mit der Zeit bremsen, der Prozess müsste letztlich stoppen und am Ende zu einem Kollaps führen.

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Hintergrundstrahlung 02 Jun 2017 01:05 #15136

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ClausS schrieb:
Wenn der Urknall das war, was die Physiker vermuten, dann ist unser Universum erst mit dem Urknall entstanden. Somit knn es vor dem Urknall in unserem Universum nichts gegeben habn, auch keine Strahlung.
Reisender schrieb:
Stelle dir statt dessen das Universum vor dem Urknall als "beinahe unendlich groß" vor. Dann beginnt es zu expandieren, und zwar in exponenzieller Form, d.h. dass sich ein Raumelement (z.B. ein Meter) in einer konstanten Zeit immer wieder verdoppelt. Nach einer Stunde sind es zwei, nach zwei Stunden vier, nach drei Stunden acht Meter.

Wie nun? :(
Es ist aber korrekt, dass wir erst ab 380.000 Jahren nach dem Urknall dank überprüfbarer Beobachtungen durch Weltraumteleskope sicher sagen können, was geschah, oder?
Ich kann mir nämlich den Urknall im Sinne von absolut und überhaupt NICHTS außer Vakuumfluktuationen nicht vorstellen. Siehe auch "Was ist Raum" Thread.
THX!10

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Hintergrundstrahlung 02 Jun 2017 02:06 #15139

Chalawan2000 schrieb: Wie nun? :(
Es ist aber korrekt, dass wir erst ab 380.000 Jahren nach dem Urknall dank überprüfbarer Beobachtungen durch Weltraumteleskope sicher sagen können, was geschah, oder?


Ich fürchte, wir können überhaupt nicht sicher sagen, was geschah.

Stell dir vor, das Universum hätte eine Stellschraube, mit der man die Expansionsrate einstellen könnte. Man müsste nur entsprechend viel Energie vorhalten, um die Expansion zu bedienen.

Es könnte doch sein, dass jemand über einen gewissen Vorrat verfügt und ständig an dieser Schraube dreht. Je nach Lust und Laune.

Oder, dass die Expansion gar nicht überall gleichförmig ist, sondern örtlich verschieden von irgendwelchen Feldern abhängt.

Wir könnten das alles nur sehr schwer bis überhaupt nicht feststellen.

Also treffen wir Annahmen. Dabei suchen wir das einfachste mögliche Set an Annahmen, das alles erklärt, was wir durch unsere Teleskope sehen können. Die Gesamtheit aller Annahmen nennen wir unser "Weltbild".

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Hintergrundstrahlung 02 Jun 2017 07:03 #15142

Chalawan2000 schrieb: Es ist aber korrekt, dass wir erst ab 380.000 Jahren nach dem Urknall dank überprüfbarer Beobachtungen durch Weltraumteleskope sicher sagen können, was geschah, oder?


Die frühest mögliche optische Beobachtung ist die Hintergrundstrahlung von 380.000 Jahren nach dem Urknall. Seitdem können wir im elektromagnetischen Spektrum viele Beobachtungen machen (Galaxien, Sterne, ...). Dennoch gibt es vieles, das wir nicht wissen. Ist das Universum endlich oder unendlich groß? Was ist die Dunkle Energie und wie ist die Zukunft des Universums? Gibt es die Dunkle Materie und was ist sie?

Mit den bestehenden physikalischen Gesetzen kann man das Universum bis etwa 1 Sekunde nach dem Urknall zurückrechnen. Was zuvor passiert ist, wissen wir nicht. Jede Theorie aus dieser Zeit beruht auf Extrapolation bestehender physikalischer Gesetzen und ist daher Spekulation.

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Hintergrundstrahlung 02 Jun 2017 09:53 #15145

Guten Morgen!

Ergänzend sollte man hinzufügen, dass wir mit Detektoren für Gravitationswellen und Neutrinos sehr wohl hinter den "Vorhang" der kosmischen Hintergrundstrahlung blicken können.
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Hintergrundstrahlung 08 Jun 2017 16:46 #15353

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Hi,
ich lernte in der vergangenen Woche dazu und bezweifel deine Worte heute - und stimme ClausS zu,

Eigentlich sind nach der Harvard-Smithsonian Center Pleite, die kontaminierten Proben
und die primordialen B-Moden im "Eimer",
so wie die auf Arsen beruhende Lebensform der NASA. :silly:

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