Nov 26 2008

Unbekannte Kräfte im Sonnensystem

Die beobachtete Bewegung mehrerer Raumsonden der NASA entspricht nicht dem, was man aufgrund der bisher bekannten Physik (Newtonsche Mechanik und die Relativitätstheorie) erwarten dürfte. Nun sucht man nach Erklärungen.

Rosetta macht einen FlyBy an der Erde

Rosetta macht einen FlyBy an der Erde

Das Entstenden von Raumsonden zu anderen Planeten ist ein ausserordentlich erfolgreiches Experiment der bekannten Physik: dass eine Raumsonde von der Erde aus gestartet werden kann und ihr Ziel in vielen Millionen Kilometern exakt zum richtigen Zeitpunkt, am richtigen Ort erreicht, ist nur dank eines tiefen Verständnisses der dahinter stehenden Physik möglich. Die NASA und andere Weltraumorganisationen haben mittlerweile Programme entwickelt, die es ihnen erlauben, die Bahn von Raumsonden unter allen bekannten Kräften, die im Sonnensystem auf die Raumsonde einwirken (Gravitation nach Newton und Einstein, Sonneneinstrahlung, Sonnenwind…), zu berechnen. Weicht einmal eine Raumsonde von ihrem derart umsichtig berechneten Kurs ab, muss dies eine tiefere Ursache haben.

Der abgelenkte Pionier

Zuerst machte vor allem die sogenannte Pioneer-Anomalie von sich reden. Bis heute ist nicht restlos geklärt, ob es sich dabei wirklich um eine Anomalie handelt, die ihren Ursprung in einer unbekannten Physik oder aber in der Konstruktion der Pioneer-Raumsonden hat. Die Raumsonden Pioneer 10 und 11 wurden in den frühen 1970er Jahren gestartet und waren die ersten Raumsonden, die ins äussere Sonnensystem (zu Jupiter und Saturn) vordrangen. Die beiden Sonden waren so einfach wie möglich gehalten und flogen jeweils nur an ihrem Zielplaneten vorbei. Seither entfernen sie sich in die Tiefen des Raums (und sind mittlerweile etwa 90 Astronomische Einheiten (=Abstand Erde-Sonne) von uns entfernt). Beide befinden sich auf einem Fluchtkurs, das heisst, sie werden unser Sonnensystem für immer verlassen und in Millionen von Jahren an einigen benachbarten Sternen vorbei fliegen. Seit je her wird die Bahn der beiden Sonden verfolgt, und irgendwann in den 80er und 90er Jahren fiel den NASA-Technikern auf, dass sich die Sonden dabei nicht an die bekannte Physik zu halten scheinen: beide weichen – gering, aber deutlich messbar – vom Kurs ab, den man für sie berechnet hatte, als ob eine sehr schwache, aber spürbare und konstante Kraft sie zusätzlich in Richtung Sonne ablenken würde (Beschleunigung ca. 0.00000008 cm/s^2). Mittlerweile hat sich dabei eine Kursabweichung von gut 400000 Kilometern aufsummiert (etwa die Entfernung Erde-Mond). DASS diese Abweichung von der geplanten Bahn existiert, ist mittlerweile ziemlich sicher – die Frage ist, woher die Abweichung bzw die schwache ablenkende Kraft kommt.

Die beiden Voyager-Raumsonden, die ebenfalls das Sonnensystem verlassen, können leider nicht zur Lösung des Rätsels beitragen. Beide sind, im Gegensatz zu den Pioneer-Sonden, nicht durch Kreisel stabilisiert, sondern durch Korrekturtriebwerke. Dies ist ein Problem, weil bei der Kreiselstabilisation die Bahn der Raumsonde aus Gründen der Impulserhaltung nicht verändert wird und wir somit die reine, durch physikalische Kräfte bestimmte Bahn beobachten – bei Triebwerksschbüben wie bei den Voyagers hingegen wird jedes Mal die Bahn ein bisschen verändert.

Eine mögliche Erklärung ist, dass die „Kraft“ von den Raumsonden selbst stammt: Pioneer 10 und 11 sind baugleich, so dass es nicht verwunderlich wäre, dass beide denselben Ablenkungseffekt zeigen. Tatsächlich zeigte sich, dass die Wärme, die die Radioisotopenbatterien, die einst zur Stromerzeugung eingesetzt wurden, noch immer abstrahlen, unter bestimmten Umständen bis zu einem Drittel der Ablenkung erklären könnte. Auch winzige Gaslecks wurden bereits als mögliche Quelle der Anomalie gehandelt. Doch gleichzeitig mehren sich die Berichte, wonach auch andere Raumsonden von der Anomalie betroffen sind oder waren, wie etwa die Galileo-Sonde, die in den 90er Jahren Jupiter untersuchte, oder Ulysses, eine europäische Raumsonde zur Erforschung der Sonne. Eine eingehende Analyse aller vorhandenen Daten zur Pioneer-Analyse läuft zur Zeit noch – damit will man definitiv ausschliessen, dass es sich um einen Datenerfassungsfehler handelt.

Doch was, wenn sich herausstellt, dass die Anomalie tatsächlich echt ist und nicht mit der Bauweise der Raumsonden allein erklärt werden kann? Dann wäre dies ein starker Hinweis darauf, dass es eine Physik der Gravitation jenseits von Einsteins Relativitätstheorie gibt. Interessanterweise entspricht die schwache ablenkende Kraft gerade etwa dem Produkt von zwei wichtigen kosmologischen Konstanten: der Hubblekonstante und der Lichtgeschwindigkeit. Die Hubblekonstante gibt an, wie schnell sich eine ferne Galaxie aufgrund der Expansion des Universums von uns entfernt, in Abhängigkeit zu ihrer Entfernung, und beträgt heute etwa 72 km/s pro Megaparsec. Das heisst, eine Galaxie, die ein Megaparsec (eine Million Parsec oder 3.26 Millionen Lichtjahre) von uns entfernt ist, hat aufgrund der Expansion des Universums gegenüber der Erde eine scheinbare Fluchtgeschwindigkeit von 72 km/s. Eine Galaxie in doppelter Entfernung hätte dann 144 km/s Fluchtgeschwindigkeit, und so weiter… Natürlich könnte es sich hier auch einfach um einen Zufall handeln, aber ein möglicher Zusammenhang mit der Expansion des Universums wäre schon interessant.

Mittlerweile gibt es viele Versuche, die Pioneer-Anomalie in theoretische Arbeiten zu Erweiterungen der Relativitätstheorie einzubeziehen. Doch so lange die Datenauswertung nicht abgeschlossen ist, sollte man vorsichtig sein und bleiben mit wilden Interpretationen. Schon bald werden wir übrigens über eine weitere Raumsonde verfügen, an der sich die Pioneer-Anomalie zeigen sollte: Die Pluto-Sonde New Horizons ist wie die Pioneer-Sonden Kreiselstabilisiert, hat bereits die Jupiter-Bahn überquert und wird in in wenigen Jahren in der Zone sein, in der die Anomalie zum ersten Mal beobachtet wurde. Zeigt sich die Anomalie nun genauso bei New Horizons, dürfte sie definitiv real sein. Allerdings ist bei New Horizons der Radioisotopenbatterie nahe am Massenzentrum der Sonde angebracht, so dass es schwierig werden dürfte, die Abwärme daraus sauber von der allfälligen Pioneer-Anomalie zu trennen. Zurzeit denkt die europäische Weltraumagentur ESA darüber nach, eine kleine, günstige Raumsonde ausschliesslich zur Erforschung der Anomalie zu bauen.

Eine lange Arbeit, welche die Nachforschungen der letzten Jahre zum Thema zusammenfasst

Beschleunigung im Vorbeiflug

Die zweite interessante Anomalie ist erst seit wenigen Jahren bekannt, doch ist sie mittlerweite einiges besser dokumentiert als die Pioneer-Anomalie. Dies liegt daran, dass sie im Zusammenhang mit Flybys auftritt, einer Technik, die von interplanetaren Raumsonden häufig verwendet wird. Bei einem Flyby wird der nahe Vorbeiflug an einem massiven Objekt (im Inneren Sonnensystem in der Regel Erde, Mars oder Venus) benutzt, um die Geschwindigkeit einer Raumsonde zu verändern oder deren Bahn anzupassen bzw. abzulenken. Auf diese Weise lassen sich grosse Mengen Treibstoff sparen, der damit kostbaren Platz freimacht für weitere Experimente und Messgeräte.

Zum ersten Mal wurde die Flyby-Anomalie bei der Raumsonde Galileo im Jahr 1990 gemessen, als diese nahe an der Erde vorbeiflog, um Schwung zu holen für ihren Weiterflug zum Jupiter. Dies gelang problemlos, doch nach dem Manöver war die Raumsonde rund 4 mm/s schneller als sie nach allen physikalischen Modellen hätte sein dürfen. Dies klingt nach wenig, doch diese Modelle sind mittlerweile so gut, dass selbst ein so kleiner Unterschied auffällt. Später wurde dieselbe Anomalie auch bei anderen Raumsonden beobachtet, wobei es scheint, dass die Anomalie je nach Einflugwinkel relativ zum Äquator anders ausfällt – es scheint also zumindest oberflächlicht betrachtet einen Zusammenhang zur Erdrotation zu geben (Flybys an anderen Planeten können leider nicht so genau verfolgt werden wie wenn eine Raumsonde bei der Erde vorbei fliegt).

Mittlerweile wurde sogar eine empirische Formel entwickelt (von J.D. Anderson, der auch bei der Erforschung der Pioneer-Anomalie eine wichtige Rolle spielt), welche den beobachteten Geschwindigkeitsgewinn in Abhängigkeit von Drehgeschwindigkeit der Erde, Erdradius, sowie Ein- ud Abflugwinkel liefert – doch es ist unklar, welche Physik hinter dieser Formel stecken könnte. Ideen gibt es viele, sie reichen von Dunkler Materie bis zu Veränderungen in der Masseträgheit, doch bisher hat sich noch nichts durchgesetzt. Weiter diskutiert wird auch, ob allenfalls ein Zusammenhang zur Pioneer-Anomalie besteht.

Arbeit, in der die Anderson-Formel zum ersten Mal vorgestellt wird

Arbeit von Anderson und anderen über mögliche Zusammenhänge mit der Pioneer-Anomalie

Die Entdeckung von bisher unbekannten Phänomenen, verbunden mit einer akkribischen Erfassung von Beobachtungen war in der Geschichte oft der Vorläufer zum Durchbruch einer völlig neuen Physik. Die Zukunft der Physik bleibt also spannend.

26 Comments

  • By D., 26. November 2008 @ 18:46

    Interssant.
    Gibt es eigentlich eine Erklärung für diese Phänomene mit der Quantenmechanik? 😉

    Jedenfalls sehr interessant. Man wird sicher auch hier auf die Jagt nach neuen, allgemeinen Gesetzten gehen, wenn sich die Pioneer-Anomalie als ein echtes Phänomen erweist.
    Die theoretische Physik wartet ja nur auf so eine Chance…Angeblich. ;-p

  • By Unbekannter Gast, 27. November 2008 @ 02:05

    Das Problem ist, dass gerade der Pioneer Effekt ja gerade nur sehr lokal beobachtet werden kann. Ein Experiment nur zur Erforschung dieser müsste schon ein _sehr_ plausibles Modell voraussetzen, damit eine profunde Erkenntnis dabei herauskommt.

    Wie sieht es eigentlich mit einer Gravitationsanomalie (sprich eine unerwartete Quelle von Schwerkraft) aus? Kann man die Richtung und Position (abhängig von der angenommenen Stärke) nicht aus zwei Beschleunigungsvektoren zurückrechnen?

  • By Bynaus, 27. November 2008 @ 09:34

    @unbekannter Gast: Soviel ich weiss, kann eine zusätzliche Schwerkraftquelle mittlerweile ausgeschlossen werden. Die Vektoren der Beschleunigung zeigen auf die Sonne und sind, obwohl die beiden Sonden unterschiedlich weit entfernt und in einer ganz anderen Richtung das Sonnensystem verlassen, gleich gross. Zudem trat das Phänomen ja ab einer Entfernung von etwa 10 AU auf.

  • By Der Sachse, 29. November 2008 @ 12:48

    aus der Raumzeitkontinuumkrümmung durch die Sonne folgt, dass sich (im gegensatz zu einem ungekrümmten Euklidischem Raum) Radius und Oberfläche einer Kugel nicht perfekt quadratisch verhalten.
    Die geringe Abweichung der realen Oberfläche von der Oberfläche einer Euklid-Kugel mit gleichem Radius (Sonnenabstand) könnte doch dazu führen, dass Entfernungsveränderungen (Antrieb) zwischen einem Objekt (Sonde) und der Sonne gesört würde. Diese Störung könnte vielleicht in der Gravitationskonstante aufgehen. Allerdings würden sich beim Versuch, sich von der Sonne zu Entfernen Annomalien zeigen: mit zunehmender Entfernung nimmt die Störung ab, das Objekt verändert seine Flugbahn.

  • By Bynaus, 1. Dezember 2008 @ 13:52

    @Der Sachse: Das Problem ist, die Kraft, die auf die Pioneers zu wirken schient (darauf spielst du doch an?) ist konstant mit der Entfernung – dh, sie ist immer gleich gross. Zudem trat die Abweichung vergleichsweise plötzlich auf, kurz nachdem die beiden Sonden die Saturnbahn überquert hatten. Das spricht beides gegen den von dir vorgeschlagenen Erklärungsansatz.

  • By Der Sachse, 1. Dezember 2008 @ 14:00

    wenn eine konstante Kraft plötzlich zu wirken beginnt, kommt entweder nur sowas wie ein Leck in frage, oder die Daten sind noch nicht genau genug.
    anders kann ichs mir nicht erklären.

  • By Unbekannter Gast, 2. Dezember 2008 @ 00:31

    Genau deswegen wird es ja Anomalie genannt: es ist bisher nicht erklärbar.

  • By paule, 19. Januar 2009 @ 15:21

    Es gäbe durchaus eine einfache Erklärungsmöglichkeit. Allerdings weiß ich nicht, wie groß die entsprechenden Werte sind. Der Raum ist nicht leer. Wenn die Materiedichte um die Sonne mit etwa 1/R abnimmt, kommt eine konstante Zusatzbeschleunigung Richtung Sonne heraus. Allerdings wäre die erforderliche Materiedichte recht hoch, bei uns in 1 AE etwa 1e-10 kg/m³ und in 10 AE Abstand dann 1e-11 kg/m³.
    Die Zusatzbeschleunigung würde dann ganz gut mit dem gemessenen Verlauf übereinstimmen.
    Auch dieser Dichteverlauf wäre erklärbar und natürlich.

    Das Material kann aus Staub, Gas, Sonnenwind, Kleinstkörpern usw. bestehen. Je weiter die Sonde nach außen kommt, von desto mehr Masse wird sie Richtung Sonne angezogen. Die jeweils außenliegende Masse hat dagegen keinen Einfluß auf die Gravitationswirkung.

    Bei 5 AE müsste dann innerhalb dieser Raumkugel 1 Erdmasse verteilt sein und bei 15 AE 10 Erdmassen und bei 48 AE 100.

  • By Bynaus, 20. Januar 2009 @ 10:08

    Nur stimmt das leider nicht mit den Beobachtungen überein. Die Materiedichte im Sonnensystem ist viel geringer. Zudem sollte sich dies (angenommen, wir hätten tatsächlich 10 Erdmassen Staub innerhalb von 15 AU) auf die Umlaufgeschwindigkeiten der äusseren Planeten auswirken: diese müssten sich dann (gemäss den Keplergesetzen) schneller bewegen, als wenn diese Masse nicht da wäre.

  • By paule, 21. Januar 2009 @ 02:52

    Ich gebe ja zu, daß die Dichte auch mir \“etwas\“ hoch erscheint. Da müßte die Erde sekündlich mit 30t Sternschnuppen bombardiert werden und das wird wohl nicht beobachtet.
    Andererseits. Die 60 W Strahlungsbremse ist natürlich auch nicht viel. Bei rund 2000 W Wärmeproduktion der Atombatterie entspräche das einer Asymmetrie in der Abstrahlung von gerade einmal 3% zwischen vorne und hinten. Selbst bei gleichgroßen Abstrahlflächen ist die sonnenzugewandte Seite vom Sonnenwind anders bearbeitet worden als die Rückseite. Eine 3% Änderung des Strahlungskoeffizienten würde das bereits erklären können.
    Es würde auch erklären können, weshalb die Anormalität nicht sofort aufgetreten ist. Die Bearbeitung dauert eben etwas und dann ist die Fläche fertig bearbeitet.
    In Sonnennähe erfährt die Sonde einen Zusatzantrieb durch die Sonnenstrahlung (die Watts/m²), welcher mit steigender Entfernung abnimmt. Bezieht man die späteren Beschleunigungsdaten auf diese sonnennahen Werte, scheint die Sonde gebremst zu sein.
    Es gibt alo viele natürliche Erklärungen, welche sich auch in der Summe so oder so bemerkbar machen können.
    Ich halte daher dieses Phänomen nicht für so relevant, daß deshalb gleich eine neue Theorie her muß. Dann kommt es auch darauf an, welche Theorie man zugrundegelegt hat. Mit welcher Geschwindigkeit erreichen uns die Positionssignale? Mit c oder mit c-v oder mit c-v+vErde? Von der Sonde sind sie mit c abgschickt worden. Die Sonde fliegt aber mit v=12 km/s. Ist die Sonde daher wirklich da wo wir glauben?
    Bei 90 AE vertan um 12km/s wegen c+v macht bereits 500000 km aus. Das ist recht genau die Größe, um welche es hier überhaupt geht.

  • By Bynaus, 22. Januar 2009 @ 13:11

    Du scheinst den involvierten Wissenschaftlern absolute Dummheit zu unterstellen: warum sind ihnen diese einfachen Erklärungen nicht eingefallen? Tatsache ist, all das wurde in Betracht gezogen und ausgeschlossen. Lies doch einfach selber nach…

  • By paule, 24. Januar 2009 @ 00:58

    Bei diesen hochgescheiten Wissenschaftlern habe ich nichts über die sehr leicht mögliche Änderung der Strahlungseigenschaften gelesen. Auch nichts von Berücksichtigung des Staubs/Drecks/Massenzunahme. Den Strahlungsdruck der Sonne haben sie zwar berücksichtigt, was Massestrahlung voraussetzt, aber die Geschwindigkeitsänderung derselben Partikel im Schwerefeld der Sonne nicht (Anderson) und auch keine Diskussion über c+v, was alleine schon den resultierenden Positionsfehler und damit die Fehlinterpretation zw. tatsächlicher Beschleunigung und vermuteter Beschleunigung erklären könnte.
    Es ist aber sicherlich lukrativer, wenn durch eigene Fehltheorien und hierdurch verursachte Diskrepanzen weitere Forschungsgelder fließen.

  • By Der Sachse, 30. Januar 2009 @ 19:20

    @Paule:
    Dein Argument von wegen Fehlinterpretation der Position ist falsch.
    die Signale von den Sonden erreichen uns weder mit c-v, noch mit c-v+vErde, sondern mit exakt c (Bezugssystem der Lichtgeschwindigkeit ist immer der Beobachter, Geschwindigkeit des Signals ändert sich also nicht.)

  • By paule, 3. Februar 2009 @ 16:22

    @Sachse
    Mit welcher Geschwindigkeit uns das Signal erreicht ist nicht wesentlich. Wesentlich ist nur, mit welcher Geschwindigkeit das Signal die gesamte Strecke zurückgelegt hat. Das Signal wird zeitcodiert von Erde Richtung Sonde geschickt. Dort wird dessen Ankunftszeit und Frequenz registriert und dies mit derselben empfangenen Frequenz und zwei Zeitmarken (Start von Erde, Empfang/Start von Sonde) zur Erde wieder zurückgeschickt. So ähnlich hatte ich das mal vor einigen Jahren verstanden.

    Egal wie, die Geschwindigkeit der Wegüberbrückung wird dadurch nicht eliminiert und der Gedanke, daß die Signale sich einfach mit \“c\“ ausbreiten ist schon deshalb absurd, weil eine Geschwindigkeit nur relativ sein kann. Die Frage ist dann nur, relativ wozu.

  • By mutant, 4. Februar 2009 @ 15:36

    Was mich wirklich erstaunt ist, dass die Kraft einerseits konstant ist, andererseits aber erst ab einer gewissen Entfernung zur Sonne auftritt.
    Weiss man ob die Krafteinwirkung schlagartig auftratt oder ob sie mit der Zeit angestiegen ist? .. (–> Wird man nicht wissen, da man es wohl erst nach dem Anstieg ihrgendwann per Zufall festgestellt hat)
    Interessant wäre es jetzt genug Daten zu haben um daraus eine Funktion ableiten zu können. Intuitiv dachte ich an eine logarithmische Funktion, aber ohne Daten..
    Deshalb hoffe ich dass die ESA das Projekt umsetzt. Ist es wirklich eine Anomalie der uns bekannte Physik lohnt es sich hier Aufwand zu betreiben um dies zu erforschen!

    Hoffe bald mehr davon zu hören 🙂

  • By Der Sachse, 7. Februar 2009 @ 21:15

    @Paule:
    c ist konstant in relation zu JEDEM bezugssystem, von welchem c gemessen wird.
    das mit der falschen bestimmung der lichtgeschwinigkeit ist also quatsch.
    außerdem ist die von dir beschriebene methode (zeit zw. sendung und empfang des signals) zuferlässig genug, um eine fehlbestimmung der position und geschwindigkeit auszuschließen.

  • By David, 25. März 2010 @ 04:42

    Nun, bin Laie, alles nur Brainstorming:

    – Die Magnetfelder der Sonne und der Planeten haben ev. einen minimalen Einfluss auf die Sonden?

    – Ungeschützt dem Sonnenwind ausgesetzt könnte dieser Elektronen aus Materialien an der Oberfläche herausschlagen, die zusätzlich zum Druck des Sonnenwindes einen minimalsten, aber konstanten Schub erzeugen?

    – Licht soll ja dem durch die Gravitation gekrümmten Raum folgen. Die gekrümmte Strecke ist länger als die \“direkte\“. Das Licht würde also etwas länger brauchen als für die effektive Distanz der Sonden.

    Denke, das wurde alles schon überdacht…?

  • By Alex, 8. September 2010 @ 14:23

    @David:
    Soweit ich weiß ist das alles bedacht; zudem wird Pioneer nicht durch Sonnenwind unerklärlich beschleunigt sondern im Gegenteil, die unerklärte Beschleunigung wirkt bremsend.

  • By Struktur, 17. Dezember 2010 @ 22:00

    eine Frage zum Artikel:

    Habe ich das richtig verstanden, die Sonde wird abgebremst, heisst dass, die Fluggeschwindigkeit wird dadurch mit der Zeit gegen 0 tendieren?

    und wie ist das zu verstehen, Auszug aus dem Artikel:

    \“Interessanterweise entspricht die schwache ablenkende Kraft gerade etwa dem Produkt von zwei wichtigen kosmologischen Konstanten: der Hubblekonstante und der Lichtgeschwindigkeit\“

  • By Bynaus, 19. Dezember 2010 @ 16:57

    Nun, wenn die \“Kraft\“ anhält, dann wird sie die Eigenbewegung der Sonde schliesslich stoppen, ja. Allerdings ist die Beschleunigung extrem klein: bei 8×10^-10 m/s^2 und rund 12 km/s wird es eine halbe Million Jahre dauern, bis die Raumsonde abgebremst ist. In dieser Zeit wird sie sich etwa zwei Lichtjahre von der Sonne entfernt haben…

    Dein Auszug ist genau so zu verstehen: Die Beschleunigung, die die Pioneer-Sonde zu erfahren scheint, ist in etwa das Produkt aus Lichtgeschwindigkeit (3*10^8 m/s) und der Hubble-Konstante (~70 m/s pro Megaparsec). Weil Megaparsec von der Einheit Strecke ist, hat das Produkt der beiden Werte die Qualität einer Beschleunigung (m/s^2), deren numerischer Wert gerade mit jenem der Pioneer-Anomalie zusammenfällt. Allerdings könnte das auch einfach ein Zufall sein.

  • By Struktur, 4. Januar 2011 @ 21:56

    Danke Bynaus, habs verstanden.

    Aber eine Frage habe ich noch, ist die Hubble – Konstante wirklich Konstant? Sie wird ja so dargestellt Ho = ~ 70 km/s (+/- 4km/s)

    Heisst das, dass bei 1 Mpc (3,26 mio Lj)eine Raumzunahme von 70 km erfolgt. Dies würde aber keine Geschwindigkeitsform darstellen. Ergeben sich die 70 km die man ja über die kosmologische Rotverschiebung ermittelt zum Zeitpunkt der Messung oder ist dieser Wert von 70 km/s 3,26 mio Lj alt?

  • By Bynaus, 5. Januar 2011 @ 00:41

    Die Hubble-Konstante besagt nur, wie schnell die Galaxien von uns zurückweichen. Das heisst, eine Galaxie in einem Megaparsec Entfernung bewegt sich mit 70 km/s von uns fort. In 2 Megaparsec sind es 140 km/s, und so weiter.

    Da das Universum zu expandieren scheint, muss die Hubble-Konstante in der Tat nicht konstant, sondern in der Vergangenheit kleiner gewesen sein. Allerdings ist diese Veränderung relativ langsam, so dass sie sich im Bereich von ein paar Megaparsec gar nicht bemerkbar macht. Erst wenn man zu Objekten mit sehr grosser Rotverschiebung kommt (also im Bereich Gigaparsec, wo das Licht Milliarden Jahre unterwegs war) beginnt sie einen anderen Wert anzunehmen.

  • By Struktur, 6. Januar 2011 @ 18:48

    Ah, Ich dache bei den kosmologischen Rotverschiebungen entfernen sich sich die Galaxien nicht IM Raum. Es findet also keine klassische Bewegung statt.

    Intressant finde ich folgende Überlegung:

    Wenn man hergeht und eine kosmologische Zeitachse definiert und diese pro sec. um den Betrag c erhöht und wir diese mit dem Weltenalter von 13,75 Gy festsetzen, dann ergibt das einen Radius von 86,35 Gly. Wenn man nun die kosmologische Zeitachse um eine Sekunde erweitert, dann endsteht pro Mpc eine Raumzunahme von 71,1 km in der Sekunde am Umfang. Bei 14 Gy wären es 69,8 km in der sec. Der heute gemessene Wert beträgt 69,7 +/-4,9 km/s. Zufall?

  • By Bynaus, 6. Januar 2011 @ 23:18

    Neinein, das stimmt schon so: Es sind keine Bewegungen durch den Raum. Die Rotverschiebung geschieht nicht \“an der Galaxie\“, sondern durch die Expansion des Raumes zwischen der Galaxie und uns. \“Bewegt sich von uns fort\“ meint, durch die Expansion des Raumes, nicht durch den Raum.

    Ich weiss nicht genau, was du mit deiner Frage meinst. Das Alter des Universums berchnet sich ja letztlich durch \“zurückrechnen\“ der Hubble-Konstante. Nicht nur, wegen der beschleunigten Expansion, und der Inflation am Anfang – aber grob stimmt das so. Oder verstehe ich dich falsch?

  • By Struktur, 7. Januar 2011 @ 13:26

    Es ist doch so, dass wenn wir eine kosmologische Rotverschiebung messen und daraus die Raumzunahme zw. dem Beobachter und der Galaxie ermitteln, bei 1 Mpc sind es ja 69,7 km in der sec, sind diese 69,7 km/s nicht ~ 3,26 mio Jahre alt, sondern sie erfolgt zu dem kosmologischen Zeitpunkt an dem die Messung erfolgte. Das trifft auch auf kosmologische Rotverschiebungen von weiter entfernten Galaxien zu.

    Das heisst, zu dem kosmologischen Zeitpunkt an dem die Messung erfolgte, verteilen sich die ~ 69,7 km zwischen (Void) den gebundenen gravitativen Systemen darin. Wobei anzumerken ist, dass es nicht ausgeschlossen ist, dass auch innerhalb von gebundenen Gravitationssystem winzige Raumzunahmen geben kann die wir noch nicht messen können.

    Lieber Hr. Bynaus wenn sie intressiert sind können wir in Kontakt treten, denn ich habe ein geometrisches Modell entwickelt, das schon wie Angedeutet Ho, die kosmologischen Zeitdilataion und den daraus enstehnden Scalenfaktor a(t)richtig ableiten kann die sich mit den Beobachteten Daten decken.

    Gut das kann die Friedmanngleichung auch, aber mein Modell kann aber auch aufzeigen, dass der Helligkeitsverlust von weit entfernten Supernova Type 1a nicht auf eine These der beschleunigten Expansion beruht, sondern eine optische Teuschung ist.

  • By Bynaus, 7. Januar 2011 @ 16:31

    \“sind diese 69,7 km/s nicht ~ 3,26 mio Jahre alt, sondern sie erfolgt zu dem kosmologischen Zeitpunkt an dem die Messung erfolgte.\“

    Gewissermassen. Es ist sozusagen die aufintegrierte \“Geschwindigkeit\“, die sich durch die Bewegung des Lichts durch den beschleunigt expandierenden Raum ergeben hat. Der so gemessene Wert liegt etwas unter dem tatsächlich im Universum geltenden Wert.

    Allerdings ist das nicht mein Fachgebiet, und ich will mich nicht zu sehr aus dem Fenster lehnen. Ich empfehle, bei Ned Wright\’s Cosmology Tutorial mal vorbeizusehen, da gibts ein ausführliches FAQ: http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmolog.htm

    Zum \“geometrischen Modell\“: normalerweise kommt es sehr selten vor, dass Laien etwas entdecken, was den Experten entgeht, was aber nicht heisst, dass es unmöglich ist – bloss sehr unwahrscheinlich. Viel wahrscheinlicher ist, dass irgend ein wichtiger Aspekt übersehen oder nicht berücksichtigt wurde. Deshalb mein Vorschlag, sich erst intensiver damit auseinander zu setzen und zu schauen, was auf diesem Gebiet schon alles gemacht wurde. Wenn sich dann herausstellt, dass tatsächlich niemand das so formuliert hat, obwohl es völlig zulässig ist, würde ich das ganze in englischer Sprache abfassen und einem Physik-Journal zum Peer Review vorschlagen.

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