Rotverschiebung im Zusammenhang der Hubble konstante zum bestimmen von Entfernungen

M16 Adlernebel

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Jetzt komm ich nicht mehr ganz mit was ist mit last scattering surface gemeint? Und woher hat die Hintergrundstrahlung ne Rotverschiebung? Ist damit die Beeinflussung auf die gemessene Rotverschiebung gemeint weil die Entfernung der Hintergrundstrahlung berrechnen???
 

M16 Adlernebel

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Adlernebel wird's mir schon danken

Naja also erstmal danke um die Mühe die Ihr euch macht aber irgendwie bin ich jetzt total verwirrt (bin ja noch in der 10.Klasse) da wird in der nächsten Zeit noch einiges auf mich zu kommen glaube ich mit erstmal verstehen was ihr in den 7(!) Seiten überhaupt so diskutiert habt und wie ihr auf das eine oder andre überhaupt gekommen seid. (Etwas hinderlich sind dabei leider die Disskussionen und z.T. Anfeindungen die nix mit dem Thema zu tun haben aber das lässt sich bei einer richtigen Diskusson natürlich nicht vermeiden)
 

Bernhard

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Halo M16,

bin ja noch in der 10.Klasse
das ist schon mal ein wichtiger Hinweis. In dieser Klasse geht es vor allem darum, sich die grundlegenden Begriffe zu erarbeiten und diese auch grob erklären zu können.

Wie sieht es mit dem relativistischen Dopplereffekt aus? Kennst Du die zugehörigen Formeln? Ist Dir der Unterschied zwischen der kosmologischen Rotverschiebung und dem relativistischen Dopplereffekt klar? Was sagt Dir der kosmische Mikrowellenhintergrund? In welcher Beziehung steht er zum gestellten Thema?

Kennst Du die Friedmann-Gleichungen? Weißt Du, wie die Rotverschiebung allgemein gemessen wird?
 
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M16 Adlernebel

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Also ich kenn manche von den Begriffen so Bruchstückhaft aber auch nur weil ich mich Privat damit beschäftige im Unterricht haben wir da noch nichts gemacht. Mit kosmologischer Rotverschiebung ist doch die Rotverschiebung gemeint die durch die Expansion des Universums auftritt oder? Kosmischer Mikrowellenhintergrund sind soweit ich weiß die Störwellen die noch vom Urknall übrig sind was sie jedoch mit dem Thema zu tun haben ist mir etwas fragwürdig aber wahrscheinlich ist meine Annhme auch einfach falsch. Friedmann Gleichungen noch nie gehört und wie man die Rotverschiebung misst bzw berrechnet ist doch das Thema der Diskussion hier dachte ich oder? (Messen bin ich davon ausgegangen dass man das Spektrum das man auf der Erde empfängt mit dem das man als natürliches unverschobenes Spektrum erwartet vergleicht. (Also das ist mein Wissensstand ich weiß für euch ziemlich gering und Bruchstückhaft). (Ich hätt jetzt vorgeschlagen dass wir sozusagen von vorne anfangen ich wollte gerade schreiben: "also lasst das doch nochmal von ganz von vorne aufziehen ich hab ein Objekt meinetwegen einen Stern. Aus dessen Spektrum kann ich das Spektrum wie es auf der Erde ankommt und das ursprüngliche Spektrum kann ich ablesen(die Berrechnung der Rotverschiebung lassen wir vorerst mal weg das machen wir dann erst später). Wenn ich die Rotverschiebung weiß dann kann ich die Geschwindigkeit mit der sich der Stern von der Erde entfernt berrechenen oder? Und aus der dann mit der Hubblekonstante die Entfernung?"

Und damit zumindest mal Sichergehen dass mein Wissensstand angesehen von der Rotverschiebung einigermaßen passt)
 

Yukterez

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Mit kosmologischer Rotverschiebung ist doch die Rotverschiebung gemeint die durch die Expansion des Universums auftritt oder?
Richtig.

Kosmischer Mikrowellenhintergrund sind soweit ich weiß die Störwellen die noch vom Urknall übrig sind was sie jedoch mit dem Thema zu tun haben ist mir etwas fragwürdig aber wahrscheinlich ist meine Annhme auch einfach falsch.
Die Hintergrundstrahlung kommt von knapp vorm Partikelhorizont, die sogenannte last scattering surface von wo sie ausgesendet wurde ist somit das am weitesten entfernte "Objekt" das wir sehen (mit einer Rotverschiebung von z=1089, das heißt als das Licht sich auf den Weg gemacht hat war das Universum z+1=1090 mal kleiner als heute.

Friedmann Gleichungen noch nie gehört
Aber gesehen.

Wenn ich die Rotverschiebung weiß dann kann ich die Geschwindigkeit mit der sich der Stern von der Erde entfernt berrechenen oder?
Richtig, und zwar mit den Friedmann-Gleichungen. Was du sofort weißt ist dass das Universum zum Zeitpunkt als das Licht von dort sich auf den Weg gemacht hat um z+1 mal kleiner war als heute.

Und aus der dann mit der Hubblekonstante die Entfernung?
Nein, in der Reihenfolge wie hier beschrieben: als erstes brauchst du den Hubbleparameter wie er zur Zeit von der Emission (damals) bis zur Absorption (heute) war, aus dem integrierst du die Lichtreisezeit und benutzt die um die Entfernung zu erhalten. Dann multiplizierst du die mit dem Hubbleparameter und erhältst die Rezessionsgeschwindigkeit.

Aufzählend,

Yukterez
 

mac

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Hallo M16 Adlernebel,

Jetzt komm ich nicht mehr ganz mit was ist mit last scattering surface gemeint? Und woher hat die Hintergrundstrahlung ne Rotverschiebung? Ist damit die Beeinflussung auf die gemessene Rotverschiebung gemeint weil die Entfernung der Hintergrundstrahlung berrechnen???
In der 10.ten Klasse kann man die Friedmanngleichungen zwar erwähnen, aber sie gehören ganz bestimmt nicht zum Lehrplan.

Laß Dich von den hiesigen ‚Diskussionen‘ nicht verwirren, die meisten gehen weit über Dein Thema hinaus.

Nur kurz zur kosmologischen Rotverschiebung: Seit rund 100 Jahren weiß man, daß sich unser Universum ausdehnt. Alles Licht daß unterwegs ist, also irgendwann einmal Abgestrahlt wurde (Von Sternen z.B.) muß diese Ausdehnung mitmachen. Die Wellenlänge jedes Photons wird dabei vergrößert. Man nennt das Rotverschiebung, weil rotes Licht eine größere Wellenlänge hat als blaues Licht.

Diese Rotverschiebung ist aber nicht nur auf sichtbares Licht beschränkt, sondern betrifft jede Photonenenergie, also jede Wellenlänge. Auch die Hintergrundstrahlung. Als sie vor ‚bald‘ 14 Milliarden Jahren ausgesandt wurde war ihre Wellenlänge noch gut tausend mal so kurz wie sie heute ist. Heute liegt ihre Wellenlänge im Bereich der Mikrowellen, ist also für menschliche Augen unsichtbar, kann aber z.B. mit Radarschüsseln aufgefangen und gemessen werden.

Damals, als sie ausgesandt wurde, gab es im ganzen Universum nur heißes Gas. Durch die Ausdehnung des Universums kühlte dieses Gas aber ab (so wie die Luft aus Deinem Fahrradreifen, wenn Du das Ventil öffnest und sie ausströmen läßt auch viel kälter ist, als sie vorher im hart aufgepumpten Schlauch war – ist das gleiche Prinzip)

Abkühlen bedeutet, daß die Gasatome (bis auf einen winzigen Rest überwiegend Wassertoff und Helium) langsamer werden und irgendwann nicht mehr schnell genug waren, um das Elektron eines Wasserstoffatoms bzw. die Elektronen eines Heliumatoms von ihrem Atomkern wegzuschleudern wenn sie in diesem Tohuwabohu wieder mal eines getroffen hatten. Deshalb konnte dieses vorher mehr oder minder vollständig ionisierte Gas zu vollständigen Atomen ‚kondensieren‘ und es wurde für das Licht das dieses heiße Gas abstrahlte durchsichtig. Diese letzte Streuung (last scattering) konnte also das Licht das dabei durch Anregung entsteht endlich so abstrahlen, daß es nicht wieder an Ionen absorbiert wurde. Das gesamte Universum wurde zu diesem Zeitpunkt überall gleichzeitig durchsichtig. Da Licht aber nicht beliebig schnell ist, hätte man damals beobachten können, daß sich vom eigenen Standpunkt aus eine gelb-weiße kugelförmige Wand von uns entferndt in deren Mittelpunkt wir sind.

Das ist aber kein echter Mittelpunkt Das hätte von jedem Ort des Universums überall gleich ausgesehen, immer dort wo man gerade gewesen wäre, sah es so aus als würde sich diese Kugelschale von einem entfernen. Am Anfang war das Licht von dieser Wand nur wenige Jahre, Jahrhunderte unterwegs bis es bei einem solchen hypothetischen Beobachter ankam.

Diese Wand kann man auch heute noch ‚sehen‘ es ist die Hintergrundstrahlung und man braucht, um sie zu ‚sehen‘ Antennen und Verstärker, die mit Mikrowellen etwas anfangen können. Heute ist diese Licht schon fast 14 Milliarden Jahre unterwegs zu uns. Und weil sich das Universum in dieser ganzen Zeit ausgedehnt hat, ist die Stelle von der es damals gestartet ist, inzwischen schon gut 40 Milliarden Lichtjahre weit von uns weg und als es damals vor eben diesen fast 14 Milliarden Jahren endlich durchstarten konnte, war seine Quelle ‚nur‘ etwa 40 Millionen Lichtjahre von uns entfernt.

Ich habe das Ganze sehr verkürzt erklärt und viele wichtige Informationen weggelassen, weil man sie zunächst mal nicht braucht, um sich diesen Vorgang grob vorstellen zu können.

Für Dich ist aber zunächst mal wichtig, daß Du etwas mit dem Begriff ‚entfernungsleiter astronomie‘ anfangen kannst, weil die ‚Sprossen‘ dieser ‚Leiter‘ die Grundlagen für astronomische Entfernungsmessungen sind. Wenn diese Sprossen, egal in welcher Entfernung, nicht sehr genau sind, ist auch die Berechnung der Entfernung durch genaue Messung der Rotverschiebung nicht genau. Und da hat sich auch in den letzten Jahrzehnten noch viel getan und das ist auch immer noch ein sehr wichtiges Thema in der astronomischen und astrophysikalischen Forschung.

Herzliche Grüße

MAC
 

Bernhard

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Also ich kenn manche von den Begriffen so Bruchstückhaft aber auch nur weil ich mich Privat damit beschäftige im Unterricht haben wir da noch nichts gemacht.
OK. Ist das dann ein freiwilliges Referat oder wird es benotet?

Mit kosmologischer Rotverschiebung ist doch die Rotverschiebung gemeint die durch die Expansion des Universums auftritt oder?
Genau.

Kosmischer Mikrowellenhintergrund sind soweit ich weiß die Störwellen die noch vom Urknall übrig sind
"Störwellen" ist da der falsche Begriff. Es geht hier vielmehr um die Geschichte des frühen Universums. Du solltest wissen, dass sich nach dem Urknall ein Plasma mit freien Protonen, Helium-Kernen, Elektronen und Photonen gebildet hat. Dieses Plasma hat sich mit der Zeit weiter abgekühlt, so dass sich aus den Protonen und Elektronen Wasserstoff bilden konnte. Die Photonen aus dieser Zeit bilden den kosmischen Mikrowellenhintegrund (englisch: cosmic microwave background = CMB): https://de.wikipedia.org/wiki/Hintergrundstrahlung#Theorie

was sie jedoch mit dem Thema zu tun haben ist mir etwas fragwürdig aber wahrscheinlich ist meine Annhme auch einfach falsch.
OK. Das ist erst mal nicht so wichtig.

Friedmann Gleichungen noch nie gehört
Die Friedmann-Gleichungen ergeben sich aus Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie. Sie beschreiben quantitativ, wie das Universum gemäß aktueller Lehrmeinung expandiert. Mehr musst Du dazu nicht wissen.

und wie man die Rotverschiebung misst bzw berrechnet ist doch das Thema der Diskussion hier dachte ich oder?
Ja schon.

Du solltest aber wissen, dass hier zwischen "Messen" und "Berechnen" Welten liegen. Astronomen messen mit großen Teleskopen und Spektrographen die Rotverschiebung. Sie nehmen da gerne die Spektrallinien des Wasserstoffs. Der einfachste Spektrograph ist ein Prisma. Alleine über die Zerlegung des Lichtes mit einem Prisma kann man schon ein Referat halten.

Berechnen tun die Theoretiker. Sie bedienen sich dazu vor allem der allgemeinen Relativitätstheorie, d.h. letztlich eben der Friedmann-Gleichungen.

(Messen bin ich davon ausgegangen dass man das Spektrum das man auf der Erde empfängt mit dem das man als natürliches unverschobenes Spektrum erwartet vergleicht.
Genau.

(Ich hätt jetzt vorgeschlagen dass wir sozusagen von vorne anfangen ich wollte gerade schreiben: "also lasst das doch nochmal von ganz von vorne aufziehen ich hab ein Objekt meinetwegen einen Stern. Aus dessen Spektrum kann ich das Spektrum wie es auf der Erde ankommt und das ursprüngliche Spektrum kann ich ablesen(die Berrechnung der Rotverschiebung lassen wir vorerst mal weg das machen wir dann erst später). Wenn ich die Rotverschiebung weiß dann kann ich die Geschwindigkeit mit der sich der Stern von der Erde entfernt berrechenen oder?
Das Spektrum einzelner Sterne kann man nur bis zu einer bestimmten Entfernung messen, weil die Teleskope nur eine endliche Größe haben. Bei sehr weit entfernten Galaxien misst man eher die deutlichsten Linien der ganzen Galaxie oder von größeren Bereichen der Galaxie.

Und aus der dann mit der Hubblekonstante die Entfernung?"
prinzipiell ja. In einem Referat an der Schule, kannst Du aber auch erst mal erklären, wie das Hubble-Gesetz entdeckt wurde. Lies dazu diesen WP-Artikel: https://de.wikipedia.org/wiki/Expansion_des_Universums#Entdeckungsgeschichte

Bei der Entdeckung des Hubble-Gesetzes spielten die sogenannten Cepheiden https://de.wikipedia.org/wiki/Cepheiden eine wichtige Rolle.
 

Bernhard

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Die Hintergrundstrahlung kommt von knapp vorm Partikelhorizont, die sogenannte last scattering surface von wo sie ausgesendet wurde ist somit das am weitesten entfernte "Objekt" das wir sehen (mit einer Rotverschiebung von z=1089, das heißt als das Licht sich auf den Weg gemacht hat war das Universum z+1=1090 mal kleiner als heute.
Das ist für eine Arbeit in der zehnten Klasse ziemlich unwichtig.
 

Yukterez

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Kosmischer Mikrowellenhintergrund sind soweit ich weiß die Störwellen die noch vom Urknall übrig sind was sie jedoch mit dem Thema zu tun haben ist mir etwas fragwürdig aber wahrscheinlich ist meine Annhme auch einfach falsch.
Die Hintergrundstrahlung kommt von knapp vorm Partikelhorizont, die sogenannte last scattering surface von wo sie ausgesendet wurde ist somit das am weitesten entfernte "Objekt" das wir sehen (mit einer Rotverschiebung von z=1089, das heißt als das Licht sich auf den Weg gemacht hat war das Universum z+1=1090 mal kleiner als heute.
Das ist für eine Arbeit in der zehnten Klasse ziemlich unwichtig.
Abgesehen davon dass für dich alles was ich sage allein schon deshalb weil ich es sage unwichtig ist, wenn er schon danach fragt verdient er auch eine Antwort ganz egal in welche Klasse er geht.

Ignorierend,

Yukterez
 

mac

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Hallo M16 Adlernebel,

mit den Informationen die Du im WEB bekommst, mußt Du sehr misstrauisch umgehen. Auch ist nicht jede Information so leicht als falsch zu durchschauen wie diese:
z_total=(z_rec+1)(z_pec+1)(z_grav+1)-1

Warum?
Reines Rechenbeispiel: wenn eine der z-Komponenten in dieser Gleichung -1 ist, also z.B. auf uns zu kommt, dann ist das Ergebnis dieser Rechnung immer -1, egal welchen Wert die anderen Komponenten haben und das ist offensichtlich Unsinn.

Wenn Du dagegen in vertrauenswürdigen Quellen nachliest, findest Du (im Absatz ‚Es gibt viele Rotverschiebungen!‘)

z tot = z cosmo + z Doppler + z grav

Andreas Müller, die Quelle dieses Artikels, ist promovierter Astrophysiker und auch sein Lexikon der Astrophysik ist eine von uns sehr geschätzte zuverlässige Informationsquelle.

Herzliche Grüße

MAC
 
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mac

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Hallo JuRo,

Schaden tut es aber auch nicht.
es kann sogar sehr schaden, wenn man in der Orientierungsphase noch nicht weiß welche Information ist wichtig für mich, welche ist 'nur' Interessant und kann für das Einhalten der Abgabefrist hinten angestellt werden.

Herzliche Grüße

MAC
 

Yukterez

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Mit den Informationen die Du im WEB bekommst, mußt Du sehr misstrauisch umgehen.
Besonders mit solchen wie deinen.

Reines Rechenbeispiel: wenn eine der z-Komponenten in dieser Gleichung -1 ist, also z.B. auf uns zu kommt, dann ist das Ergebnis dieser Rechnung immer -1, egal welchen Wert die anderen Komponenten haben und das ist offensichtlich Unsinn.
Offensichtlicher Unsinn ist das was du da verzapfst, denn z_rec und z_grav sind positiv und z_pec kann nur dann -1 sein wenn sich das Objekt mit lokaler Lichtgeschwindigkeit auf dich zubewegt, was laut Einstein aber verboten ist und niemals vorkommt.

Wenn Du dagegen in vertrauenswürdigen Quellen nachliest, findest Du (im Absatz ‚Es gibt viele Rotverschiebungen!‘) z tot = z cosmo + z Doppler + z grav
Ein pures Argumentum ad verecundiam. Hier hält man eben zusammen wie Pech und Schwefel, ohne Rücksicht darauf ob die Wahrheit dabei auf der Strecke bleibt.

Facepalmend,

Yukterez
 

JuRo

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Hallo JuRo,

es kann sogar sehr schaden, wenn man in der Orientierungsphase noch nicht weiß welche Information ist wichtig für mich, welche ist 'nur' Interessant und kann für das Einhalten der Abgabefrist hinten angestellt werden.

Herzliche Grüße

MAC
So schlimm ist es nun auch wieder nicht, man kann nachfragen. Niemand liest die Antwort und das wars.
 

Yukterez

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Da es für die hier regierende Gang anscheinend sehr schlimm ist wenn man ihre Falschaussagen zerlegt und ich deshalb mit einer Flut von Klagen eingedeckt wurde werde ich in Anbetracht dessen dass der Administrator hier auf Biegen und Brechen zu seinen Stammkunden hält und mit einem mehr als nur doppelten Maßstab misst vermutlich bald verbannt sein, und der Faden hier mit Falsch- und Halbwissen zugespammt. Sollte es so weit kommen werde ich den Unsinn der hier verzapft wird aus sicherer Entfernung widerlegen um zu verhindern dass unser Referathalter auf den falschen Weg geführt wird und dann für sein Referat eine schlechte Note kassiert.

Mich um den Nachwuchs kümmernd,

Yukterez
 

M16 Adlernebel

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Also ich habe mittlerweile rausbekommen dass man sozusagen mehrere Fälle unterscheiden kann einmal weit entfernet Galaxien die aber trotzdem näher als Kosmologische Distanzen sind und welche die in kosmologischen Distanzen liegen(so ab 1 bis 2 Mrd Lichtjahren). In dem ersten Fall kann man so wie ich das so rmitbekommen habe H[SUB]0[/SUB] als näherungswert sehr gut gebrauchen im zweiten Fall jedoch muss man die ganzen von Yukterez angesprochenen Sachen berücksichtigen kommt das so hin?

Und andre Frage wie kommt man überhaupt auf einen Wert der Rotverschiebung weil am Anfang hat man ja nur das Spektrum aber aus dem liest man ja keine Werte ab??? Nimmt man da die Wellenlänge?
 

mac

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Offensichtlicher Unsinn ist das was du da verzapfst, denn z_rec und z_grav sind positiv und z_pec kann nur dann -1 sein wenn sich das Objekt mit lokaler Lichtgeschwindigkeit auf dich zubewegt, was laut Einstein aber verboten ist und niemals vorkommt.
Hm, bis hier hin hatte ich es noch für möglich gehalten, daß Du den Kommentar zu Deiner Formel im umgekehrten Sinne meintest, also daß etwas was falsch ist durch die weiteren Aussagen nicht richtiger wird. Hab' mich in diesem Punkte wohl geirrt.

Jetzt zu Deiner Argumentation:
Du bist erneut ein Opfer Deiner Leseschwäche geworden (Du nimmst nur wahr, was Dir brauchbar erscheint).
Dein Z=1 bei v=c ist Unfug!
Du mußt natürlich zu solch einem Ergebnis kommen, wenn Du glaubst, daß die Vereinfachung
Z ~ v/c für jede Geschwindigkeit gilt.

Du könntest auch in diesem Fall z.B. mal im Lexikon von Andreas Müller nachlesen wie es im Bereich hoher Geschwindigkeiten wirklich gerechnet wird.

Die Formel die man bei Andreas Müller zur Addition der verschiedenen z-Komponenten findet, (die hatte ich in meinem vorletzten Beitrag zitiert) funktioniert übrigens auch, wenn das Universum nicht expandiert, sondern kollabiert. Und sehr hohe Pekuliargeschwindigkeiten (fast Lichtgeschwindigkeit) kommen durchaus vor, z.B. bei den Jet’s der aktiven (fressenden) zentralen schwarzen Löcher der Galaxien.



Ein pures Argumentum ad verecundiam. Hier hält man eben zusammen wie Pech und Schwefel, ohne Rücksicht darauf ob die Wahrheit dabei auf der Strecke bleibt.
Soweit ich mich erinnern kann, hat Andreas Müller hier im Forum noch nie was geschrieben. Abgesehen davon ist diese Einstellung von Dir recht typisch für den Glauben an Verschwörungen. Und abgesehen davon ist die Formel zur z-Addition bei ihm widerspruchsfrei, bei Deiner aber nicht.

Hättest Du denn vielleicht auch belastbare Sachargumente für Deine Formel?
Und hättest Du auch eine Erklärung für die asymmetrischen Ergebnisse Deiner Formel? Also z.B. wieso es bei Deiner Formel nicht zu einem 0-Ergebnis kommt, wenn z rec =-z pec ist?

MAC
 
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