#FragenAnsUniversum

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5 ай бұрын

Anlässlich des Wissenschaftsjahrs 2023 "Unser Universum" wird bei Fragen ans Universum jeden Dienstag um 19 Uhr eine eurer Fragen aus der Astronomie und aus angrenzenden Gebieten beantwortet - bis ins letzte Detail und natürlich mit der Möglichkeit nachzuhaken!
Vor knapp 100 Jahren konnte Edwin Hubble die von der Relativitätstheorie Einsteins geforderte Expansion des Universums erstmalig durch Beobachtungen stützen. Damit war klar, dass der Kosmos kein statisches Gebilde ist, sondern sich dynamisch entwickelt. Insbesondere war der Kosmos in der Vergangenheit kleiner als heute, was beim Blick zurück zum Urknall-Konzept führte. Blickt man dagegen in die Zukunft, setzt sich die heutige Expansion des Universums zunächst fort. Aber wie geht es langfristig weiter? Hält diese Expansion für immer an oder kommt es wieder zu einem Kollaps? Diese und weitere Fragen werden im Vortrag im Rahmen der Relativitätstheorie sowie aktueller Messungen beleuchtet.
Christian Theis ist promovierter Astrophysiker und leitet das Planetarium Mannheim. Sein wissenschaftlicher Schwerpunkt ist die Entwicklung von Galaxien.

Пікірлер: 56

@Birol731 5 ай бұрын

Ich fand diesen Vortrag sehr interessant und möchte mich herzlich bedanken, es motviert weiter zu forschen und zu fragen, wirklich genial !

@kaischmidt9585 4 ай бұрын

Danke für den qualitativ hochwertigen Beitrag. Freue mich auf mehr .

@Cepstrum Ай бұрын

Ganz toller und verständlicher Vortrag. Danke dafür.

@Bor.der.Collie 5 ай бұрын

Wie immer sehr spannend! Auch die Fragen waren interessant.

@anghelikaueberdick5586 5 ай бұрын

Vielen Dank für den informativen/interesanten gut und flüssig vorgetragen Vortrag. 😊

@flachermars4831 5 ай бұрын

Hat mir sehr gut gefallen 👍

@freddymercury5187 4 ай бұрын

Danke !

@raginald7mars408 5 ай бұрын

habe das Uni Versum gestern auch gefragt - dauert 95 Milliarden Jahre für die Antwort warte solange...

@Birol731 5 ай бұрын

Die Motivation bei der Frage ob sich das Universum nach sehr langer Zeit schneller expandieren wird (die Beschleunigung der Expansion) war die Auflösung der sichtbaren Materie (Baryonisch) in Strahlung, was anziehend beziehungsweise gravitativ wirkt, obwohl ich es mir vorstellen könnte eine geringe Wirkung zu haben, weil die sichtbare Materie, zu der Sterne, Gas, Staub und andere bekannte Teilchen gehören, nur etwa 5% der Gesamtenergie-Materie im Universum ausmacht, obwohl die Dunkle Materie mit ihren Anteil von 27 % ebenfalls gravitative wirkt und dazu gehört, so kommt man zusammen auf die 32 %, was nicht vernachlässigbar im vergleich zu der Dunklen Energie mit ihrem Anteil von 68 % wäre. Hier stelle ich mir halt die Frage, was mit der Dunklen Materie nach 10³⁴ Jahren passieren würde, beziehungsweise nach dem die baryonische Materie (die Protonen) zerfallen ist. Wenn nur die baryonische Materie nach einer sehr langen Zeit zerfallen ist, würde dies die Beschleunigung mit ihrer 5 % Anteil nicht viel verändern. Falls die Dunkle Materie in dieser Zeitspanne auch zerfallen sollte, dann schon, obwohl wir die Stabilität der Dunklen Energie auch nicht wissen, beziehungsweise ob sich die Dunkle Energie mit der Zeit in eine andere Form von Materie oder Energie umwandeln wird oder nicht.... ? 🤔 Nach den gegebenen Informationen von Dr. Theis ist Omega kleiner als die 1 (Ω < 1, offenes Universum), somit ist die gesamte Dichte des Universums kleiner ist als die kritische Dichte, das eine dauerhafte Expansion implizieren würde, wenn allerdings keine entscheidende Veränderung in der Dynamik des Universums auftritt. Die Frage wäre dann, ob sich der Omega-Wert in den kommenden Jahrzehnten oder Jahrhunderten verändern könnte, oder wie lange braucht man überhaupt um eine Änderung in dieser Kurve sehen zu können (Relative size of the universe versus Billions of years, die Kurve ab der 30:08 Minute) Lässt sich dann von dieser minimalen Abweichung/Veränderung eine Extrapolation durchführen ? Weil kosmologische Zeitskalen sehr groß sind, würden signifikante Änderungen (für den Ω Wert) nicht sehr längere Zeiträume für Beobachtungen und Messungen erfordern ?

@rudolffrommknecht8666 5 ай бұрын

Hubble hat doch "nur" gemessen, dass sich das Universum in der Vergangenheit ausgedehnt hat. Je näher am Urknall um so schneller?

@Birol731 5 ай бұрын

Die Frage finde ich sehr interessant und wichtig, was ich mir auch gedacht habe: Je tiefer wir in das Universum rein schauen, desto schneller bewegen sich diese ferneren Objekte von uns weg, umgekehrt stimmt das auch, diese Regionen sehen uns ebenfalls schneller von sich weg bewegen. Da wir bei unseren Beobachtungen in die Vergangenheit schauen, hat sich das Universum früher schneller ausgedehnt, da die Expansion durch die Gravitation der Materie im Universum gebremst wurde ? Ein Objekt das von uns 10 Milliarden Lichtjahre entfernt ist, bewegt sich: v= H₀*d Hierbei steht v für die Geschwindigkeit die wir suchen, H₀ für die Hubble-Konstante: 70 (km/s)/Mpc, d für die Entfernung. Wenn d in Megaparsec angegeben wird, erhalten wir die Geschwindigkeit in Kilometern pro Sekunde. 1 Mpc = 3.262 Millionen Lichtjahre d= 10 Milliarden Lichtjahre = 10.000 Mio. Lj d= 10.000 Mio. Lj*1 Mpc/3,262 Mio Lj d= 3065,6 Mpc ⇒ v= 70 (km/s)/Mpc * 3065,6 Mpc v= 214.592 km/s Wenn man dagegen den Stern Sirius beobachtet, das von uns d= 8,6 Lj entfernt ist: d= 8,6 Lj*1 Mpc/3.262.000 Lj d= 2,6364*10⁻⁰⁶ Mpc ⇒ v= 70 (km/s)/Mpc * 2,6364*10⁻⁰⁶ Mpc v= 0,1845 m/s = 18,45 cm/s Der Unterschied ist schon sehr groß, obwohl einige Jahrzehnte oder Jahrhunderte für diese Messungen nicht ausreichen würden, was ich meine, weil kosmologische Zeitskalen sehr groß sind, und signifikante Änderungen erfordern oft längere Zeiträume für Beobachtungen und Messungen.

@Birol731 5 ай бұрын

Ich habe diese Frage auch zu KI gestellt, die Antwort fand ich befriedigend: ▶Die Kosmologie impliziert, je weiter ein Objekt im Universum von uns entfernt ist, desto schneller bewegt es sich auch von uns weg, wir schauen somit auch in die Vergangenheit, könnte man daraus folgern, dass sich früher das Universum schneller ausgedehnt hat als jetzt ? ▶Ja, das ist eine korrekte Schlussfolgerung. Die Beobachtung, dass entfernte Objekte im Universum sich scheinbar schneller von uns entfernen, deutet darauf hin, dass die Expansion des Universums in der Vergangenheit unterschiedlich verlaufen sein könnte als heute. Dieses Phänomen ist eng mit der Rotverschiebung und dem Hubble-Gesetz verbunden. Die Rotverschiebung tritt auf, wenn das Licht von entfernten Objekten während seiner Reise durch den Raum durch die Expansion des Universums gestreckt wird. Dadurch verschiebt sich die Wellenlänge des Lichts zu längeren, roteren Wellenlängen. Die Rotverschiebung wird durch den Parameter z ausgedrückt, der das Verhältnis der verschobenen Wellenlänge zur ursprünglichen Wellenlänge darstellt. Das Hubble-Gesetz beschreibt die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit, mit der ein Objekt sich von uns entfernt, und seiner Entfernung. Die Hubble-Konstante (H₀) gibt die aktuelle Expansionsrate des Universums an. Wenn wir entfernte Objekte beobachten, sehen wir sie so, wie sie in der Vergangenheit waren, als das Universum kleiner und die Ausdehnung schneller war. Die scheinbare Geschwindigkeit, mit der diese entfernten Objekte sich von uns entfernen, wird durch die Rotverschiebung ausgedrückt. Daher können wir daraus schließen, dass die Ausdehnung des Universums in der Vergangenheit tatsächlich unterschiedlich verlaufen ist. Es ist wichtig zu beachten, dass die Expansionsrate des Universums im Laufe der Zeit nicht konstant sein muss. Die Anwesenheit von Dunkler Energie, die eine repulsive Gravitationswirkung hat, führt zu einer beschleunigten Expansion des Universums. Dies könnte bedeuten, dass die Ausdehnung in der Vergangenheit anders verlief als heute. Die genauen Mechanismen und Details der kosmischen Geschichte sind jedoch noch Gegenstand intensiver Forschung und Diskussion in der Kosmologie.

@SiqueScarface 4 ай бұрын

Eine Frage ist mir noch eingefallen. Wenn ich die Hawking-Temperatur eines sonnengroßen oder gar eines supermassiven Schwarzen Loches errechne, komme ich auf Werte von wenige Bruchteilen eines Kelvins über dem absoluten Nullpunkt. Die Kosmische Hintergrundstrahlung hat eine Temperatur von 2,7 K. Heißt das jetzt, dass hinreichend große Schwarze Löcher derzeit noch nicht verdampfen können, weil sie mehr Masse aus den Photonen der Hintergrundstrahlung aufnehmen als sie selbst ans Universum über die Hawking-Strahlung abgeben?

@HausDerAstronomie 4 ай бұрын

Das ist korrekt!

@migrationsforschermitbreit6744 5 ай бұрын

Wirklich interessant, aber wenn man noch nicht einmal weiß was "dunkle Energie" überhaupt ist - wie will man da wissen wie es sich damit auf der Zeitskala verhält. Diese "Energie" könnte ja einmal ganz schlapp machen und die Gravitation gewinnt wieder die Überhand.

@HausDerAstronomie 5 ай бұрын

Die einfachste Variante der Dunklen Energie ist durch ihre Zustandsgleichung definiert, also den Zusammenhang von Dichte und Druck. Dass man nicht weiß was Dunkle Energie überhaupt ist, bezieht sich darauf, dass man *jenseits* der Zustandsgleichung nichts weiß. Aus der Zustandsgleichung folgt aber in der Allgemeinen Relativitätstheorie direkt die Zeitabhängigkeit der Dichteentwicklung. Insofern: im einfachsten Falle bedeutet Dunkle Energie einzuführen gleichzeitig auch zu wissen, wie die Zeitentwicklung ist. Richtig ist aber natürlich: Wenn Dunkle Energie komplizierter ist als jener einfachste Fall, kann auch die Zeitabhängigkeit eine andere sein.

@arminknecht6362 5 ай бұрын

Im Grunde sind dunkle Energie und Materie nur Platzhalter für Vorgänge im Weltall und Theorien, die sonnst nicht plausibel wären. Die Effekte, die man sich sonnst nicht erklären kann, müssen nicht unbedingt mi Energie und Materie zu tun haben, nur das man sie nicht "sieht".

@HausDerAstronomie 5 ай бұрын

@@arminknecht6362 So einfach ist es dann doch nicht. Die Allgemeine Relativitätstheorie gibt ja vor, wie Druck bzw. Energiedichte in einem homogenen Universum die Expansion beeinflussen. Wenn man hypothetische Inhaltsstoffe hinzufügt, damit die Expansionsgeschichte dem entspricht, was tatsächlich beobachtet wird, dann sind Energiedichte und Druck jener zusätzlichen Inhaltsstoffe ganz entscheidend - deren Zusammenhang (Zustandsgleichung) liefert die Erklärung. In diesem Sinne gehören Dichte und Druck (genauer: die Zustandsgleichung) zum Platzhalter-Dasein direkt dazu.

@arminknecht6362 5 ай бұрын

@@HausDerAstronomie Gut, dass hier sich logisch an. Mit Sicherheit kann man auch alles berechnen. Und die Wirkung als Energie definieren. Doch ob es wirklich Energie in unserem Verständnis, analog zur Energie, die wir kennen ist, ist noch nicht entdeckt worden. Vieleicht ist es es etwas komplett anderes, das uns nur denken lässt, es wäre eine Energie. Bis sie nicht gefunden wurde und das gilt auch für dunkle Materie, kann es alles sein. Zumindest für mich. Aber sehr spannend. Hoffe noch in meinem Leben die Lösung mitzubekommen.... Danke für Ihre Antwort!

@HausDerAstronomie 5 ай бұрын

@@arminknecht6362 Wichtig ist halt, dass man nicht alles beliebig definieren kann. Dass sich dieser bestimmte Parameter als bestimmte Art von Energie mit einfacher Zustandsgleichung interpretieren lässt, ist schon eine sehr spezielle Eigenschaft. Insofern: nein, es kann nicht "alles" sein, sondern es muss zumindest näherungsweise die richtigen Eigenschaften aufweisen - sonst kann es ja die Phänomene (beschleunigte Expansion) nicht erklären, zu deren Erklärung das Konzept Dunkle Energie eingeführt wurde. Das ist etwas anderes als komplette Beliebigkeit.

@uwemobil8847 5 ай бұрын

In 10hoch34 plus Jahren ist alles weg, also eigentlich können wir abschließen.

@der_dr._martin_wolf 5 ай бұрын

Mal eine ganz doofe Frage: wenn das Universum unendlich groß ist, muss es doch schon immer unendlich groß gewesen sein, oder? Also auch ganz am Anfang. Warum genau fliegen dann die Galaxien überhaupt auseinander?

@HausDerAstronomie 5 ай бұрын

Genau dazu hatten wir auch einen Vortrag: kzbin.info/www/bejne/r3itqXWlbbF_jZY

@schriddeberlin 5 ай бұрын

Wie passen Expansion und Thermodynamik zusammen?

@HausDerAstronomie 5 ай бұрын

Sehr gut eigentlich! Die Gleichung dafür, wie sich bei der Expansion die Energiedichte je nach Zustandsgleichung ändert, ist gerade der erste Hauptsatz.

@schriddeberlin 5 ай бұрын

@@HausDerAstronomie nur sind wir bereits fast bei absolut Null Grad.

@HausDerAstronomie 5 ай бұрын

@@schriddeberlin Und? Die Expansion wird ja nicht durch Wärmeenergie angetrieben (sondern ist im Gegenteil adiabatisch). Die kann beliebig weitergehen. Und die Galaxien selbst werden ja durch eigene Gravitation zusammengehalten und bleiben gebunden. Die Hintergrundstrahlung wird natürlich immer weniger einfach messbar und irgendwann dann ganz unbeobachtbar, das ist richtig.

@schriddeberlin 5 ай бұрын

@@HausDerAstronomie von einem Antrieb durch Wärmeenergie (was immer das sein soll) habe ich nicht gesprochen.

@schriddeberlin 5 ай бұрын

Die Antwort im Video ab min 36

@schriddeberlin 5 ай бұрын

Mit "der Herr mit E" ist wohl Herr Eddington gemeint.

@der_dr._martin_wolf 5 ай бұрын

Und noch eine weitere ganz doofe Frage: wenn Raum und Zeit selbst expandieren, warum genau sollte die Masse der Materie (auch der dunklen) daran einen Einfluss haben? Oder anders rum: warum sollte die Masse überhaupt die Expansion der Raumzeit bremsen können?

@HausDerAstronomie 5 ай бұрын

Das ist die Kernaussage der Allgemeinen Relativitätstheorie: Materie (bzw. genauer deren Masse, Energie, Druck) bestimmt, wie sich die Raumzeit krümmt. In der Newtonschen Gravitation ist das in punkto kosmische Expansion übrigens ganz genau so: Wenn lauter Objekte auseinanderfliegen, dann bewirkt die wechselseitige Gravitations-Anziehung, dass das Auseinanderfliegen abgebremst wird.