Wenn jede Materie Gravitation besitzt, müsste sich das Universum nicht irgendwann wieder zusammenziehen?

8 Antworten

Theoretisch ja, praktisch eher nein nach heutigem Kenntnisstand. Die Gravitation der Materie im Universum hat quasi einen Gegenspieler, die dunkle Energie, sie wirkt der Gravitation entgegen und ist quasi eine Antigravitation. Da sich das Universum beschleunigt ausdehnt, dominiert die dunkle Energie gegenüber der Gravitation. Man geht davon aus, dass die Zunahme der dunklen Energie konstant ist und sich das Universum immer weiter ausdehnt. Ob dem auch so ist, kann man nicht mit Sicherheit sagen, es ist eben nur eine Art Momentaufnahme.

dazu versteht man am besten zunächst die...

Hubblekonstante

Unter der Annahme einer linearen Ausdehnung des Universums ist der Skalenfaktor a(t) =D(t)/D0 einer beliebigen Distanz D und der Distanz D0 zum Zeitpunkt t0 im Universum linear abhängig von der Zeit t: 

a = da/dt*t (1) mit einer Ausdehnungsgeschwindigkeit

da/dt = H*a (2)

Der Faktor H ist die Hubblekonstante (die besser Hubbleparameter heißen sollte, weil sie nicht konstant ist - in der Tat folgt aus einer linearen Ausdehnung konstante Ausdehnungsgeschwindigkeit da/dt und damit H = 1/t mit 2 in 1 eingesetzt), hat beim Urknall eine Polstelle und nimmt seitdem ab, wird aber nie null. 

Kosmologischer Horizont

Objekte in der Entfernung r entfernen sich mit der Geschwindigkeit v(r) = H*r von uns. Man kann nun mit der Lichtgeschwindigkeit c einen Radius rH = c/H definieren, der Hubbleradius genannt wird. Für r = rH ist die Geschwindigkeit v(rH) = c, d.h. theoretisch entfernen sich Objekte in dieser Entfernung mit Lichtgeschwindigkeit von uns (die Spezielle Relativitätstheorie gilt nur lokal und wird dadurch nicht verletzt), und man könnte meinen, dass man dann diese Objekte nie mehr sehen kann, weil ihr Licht nicht gegen die Expansionsgeschwindigkeit ankommt, aber:

1. Licht direkt hinter rH kann es, einmal ausgesandt, mit der Zeit innerhalb von rH schaffen und uns letztlich doch erreichen - die korrekte Rechnung beinhaltet eine Integration der Bewegung mitbewegter Koordinaten und des Lichtsignals von t0 bis unendlich und führt hier zu weit - außerdem...

2. ist die o.g. Annahme der linearen Ausdehnung falsch. Die Ausdehnung unterliegt bremsenden und beschleunigenden Einflüssen (zB die Massendichte einschl. dunkler Materie vs. dunkle Energie), deren Stärke nicht zeitlich konstant war oder sein wird. In Abhängigkeit von diesen Einflüssen kann der Kosmologische Horizont sich bei vorwiegender Bremsung weiter ausdehnen und mehr Objekte sichtbar machen, oder bei vorwiegender Beschleunigung schrumpfen und mehr Objekte verbergen.

Aus diesen beiden Gründen liegt der Kosmologische Horizont nicht beim Hubbleradius, sondern nach aktuellem Stand etwas dahinter (etwa 16 Mrd LJ statt 13,4 Mrd LJ). Mit weiterer Ausdehnung des Universums und sinkender Massendichte könnte die Beschleunigung gewinnen - dann würde der Hubbleparameter auf einen konstanten Wert sinken: die Lösung für die Differentialgleichung da/dt = const*a ist dann eine exponentielle Ausdehnung, die den Kosmologischen Horizont schließlich bis auf gravitativ direkt gebundene Strukturen schrumpfen ließe, und die Reste der Vereinigung aus Milchstraße und NGC224 wären allein in der Dunkelheit.

Ansich ist das kein Blödsinn! Es gibt 2 Gründe warum das nicht passiert, laut dem derzeitigem Kenntnisstand.

  1. Das Universum hat noch einen "Schwung" mit der es expandiert, das zieht auch alles andere auseinander
  2. Es gibt eine art Energie, welche das Universum nochmal zusätzlich vergrößert. Das ist mehr, als es mit dem Anfangsschwung erklärtbar wäre und scheint auch immer stärker zu werden.

die materie im universum verlangsamt in der tat die expansion. das ist korrekt.

aber das alleine bedeutet nicht dass sich das universum irgendwann wieder zusammenzieht.

erstens kann die expansion einfach nur immer langsamer werden aber nie zum erliegen kommen und umkehren (so wie ein auf der erde nach oben geworfener ball durch die gravitation immer langsamer wird, aber wenn ich ihm mit einer geschwindigkeit größer als die fluchtgeschwindigkeit werfe trotzdem niemals zurück kommt)

zweitens kann es andere effekte geben die dem verlangsamenden effekt der materie entgegen wirken, also die expansion antreiben (so als würde unser nach oben geworfener ball über einen antrieb verfügen der permanent nach oben beschleunigt). und genau danach sieht es aus was wir im kosmos beobachten können. dieser effekt läuft unter dem namen "dunkle energie".

SturerEsel  02.05.2024, 23:41

Tatsächlich beobachtet man aber das Gegenteil. Die Expansion beschleunigt sich.

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Reggid  03.05.2024, 06:52
@SturerEsel
zweitens kann es andere effekte geben die dem verlangsamenden effekt der materie entgegen wirken, also die expansion antreiben (...) und genau danach sieht es aus was wir im kosmos beobachten können
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Hallo zweitaccount26- unterschiedlich große Dinge besitzen unterschiedlich hohe Gravitation. Momentan ist unser Universum immer noch in der Ausbreitung begriffen. Es wird Billiarden Jahre dauern, bis es aufgrund schwarzer Löcher und sterbender Galaxien implodieren wird, um vielleicht, oder auch nicht, in einem zweiten "Big Bang" sich zu erneuern. Unserer Phantasie sind keine Grenzen gesetzt- dem Universum aber auch nicht. LG