Durchmesser des Universums [Duplikat]

Erstens misst das Lichtjahr die Entfernung und nicht das Alter. Aber ich sehe hier Ihre Frage: "Kann der Radius des Universums (in ly) größer sein als sein Alter (in y)?"

Die Antwort ist (überraschenderweise) ja. Tatsächlich ist dies tatsächlich der Fall .

Zunächst eine kleine Nebengeschichte:

Dies ist etwas, das Einstein selbst verwirrt hat, lange bevor wir überhaupt vom Urknall wussten. Als er die Entwicklung seiner Allgemeinen Relativitätstheorie fast abgeschlossen hatte, erkannte er, dass seine Feldgleichungen es nicht zulassen würden, dass das Universum statisch ist – es würde instabil sein und zu einem „umgekehrten Urknall“ oder einem ähnlichen apokalyptischen Ereignis führen. Obwohl wir heute wissen, dass das Universum wahrscheinlich nicht statisch ist, war ihm diese Vorstellung damals ein Greuel, und er führte einen Begriff in die Gleichung ein, der eine „ kosmologische Konstante “ beinhaltete. Seine grundlegende physikalische Interpretation war eine Nettoenergiedichte (positiv oder negativ), die der Raumzeit innewohnt, wenn alle anderen Energien und Einflüsse aus dem Bereich entfernt sind.

Nach einer Weile stellte sich heraus, dass unser Universum tatsächlich nicht statisch war, und Einstein gab (voreilig?) die kosmologische Konstante auf. Er nannte es damals seinen „größten Fehler“.

Nun, später wurde entdeckt, dass sich das Universum nicht nur ausdehnt, sondern auch beschleunigt

Und die kosmologische Konstante war der einfachste Weg, dies zu erklären ¹ . Also wurde es zurückgebracht und ist jetzt ein fester Bestandteil der Feldgleichungen. Beachten Sie, dass jede Erklärung des sich beschleunigenden Universums im Grunde eine Quelle dunkler Energie ist , die kosmologische Konstante ist nur die bequemste Erklärung, die "unter den Teppich gekehrt" wird.

Okay, jetzt zurück zu deiner Frage. Erstens verbietet die Relativitätstheorie, dass Informationen schneller als Licht gesendet werden. Es hat nichts gegen Objekte, die nicht als FTL-Kommunikationskanäle verwendet werden können, die schneller als Licht sind. Ein Beispiel ist, dass Sie einen Lichtpunkt von einem Laserpointer so schnell bewegen können, wie Sie möchten.

Nun, kosmologische Inflation hat nichts damit zu tun, dass sich Objekte voneinander entfernen. Sie bewegen sich nur scheinbar weg, es ist tatsächlich das Gewebe der Raumzeit, das sich dehnt. Etwas wie das:

Kann man damit kommunizieren? Nö. Das Universum dehnt sich aufgrund seiner eigenen Eigenschaften aus, das können wir nicht beeinflussen. Während die Bewegung von Sternen und die Erzeugung von Gravitationswellen in der Raumzeit lokale Störungen verursachen, überlagern sich diese nur mit der Expansion und bewegen sich nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit ² .

Es ist also kein Verstoß gegen unsere Grundprinzipien, wenn sich das Universum schneller als das Licht ausdehnt.

Und wie ich eingangs erwähnt habe, ist dies tatsächlich der Fall. Während des Urknalls war die Expansion so schnell (ein Faktor von$10^{60}$in der ersten$10^{-20}$Sekunden, wenn ich mich richtig erinnere), dass es definitiv die Geschwindigkeitsbegrenzung überschritten hätte. Und in der heutigen Zeit gibt es Galaxien, die sich mit größerer Geschwindigkeit von uns entfernen$c$.

Wie sehen wir diese Galaxien? Die Bewegung der Galaxien hat heute keinen Einfluss mehr auf das Licht, das sie vor Milliarden von Jahren aussendeten. Und wir wissen genug über Expansion (es gibt einfache Berechnungen, die mit der Hubble-Konstante durchgeführt werden können), um uns zu sagen, wie schnell sich die Galaxie jetzt bewegen wird.

Eine einfache Faustregel lautet: Je weiter zwei Galaxien voneinander entfernt sind, desto schneller ziehen sie sich voneinander zurück. Dies kommt aus dem Hubble-Gesetz ,$v=H_0\times d$($v$ist Geschwindigkeit,$d$ist Distanz,$H_0$ist die Hubble-Konstante). Es gibt genug Galaxien mit einem solchen Abstand zwischen ihnen$v>c$.

Wenn Sie zwei Galaxien an entgegengesetzten Enden des Universums nehmen, wird ihre relative Geschwindigkeit definitiv größer sein als$c$, also ist die Länge unseres Universums in ly größer als sein Alter in y, obwohl dies keinem Gesetz widerspricht.

Das Interessante an diesen beiden ist aber das$H_0$abnimmt, sagt die kosmologische Konstante voraus, dass sich die Beschleunigung ausdehnt.

Wikipedia erklärt das besser als ich könnte:

Aktuelle Beweise deuten darauf hin, dass sich die Expansion des Universums beschleunigt [snip], was bedeutet, dass für jede gegebene Galaxie die Rezessionsgeschwindigkeit dD/dt im Laufe der Zeit zunimmt, wenn sich die Galaxie in immer größere Entfernungen bewegt; Es wird jedoch angenommen, dass der Hubble-Parameter mit der Zeit abnimmt, was bedeutet, dass spätere Galaxien diese Entfernung mit einer geringeren Geschwindigkeit als frühere Galaxien passieren würden, wenn wir auf eine feste Entfernung D schauen und beobachten würden, wie eine Reihe verschiedener Galaxien diese Entfernung passieren . [ Quelle ]

^{1. Laienhaft ausgedrückt: Wenn die Raumzeit eine Netto-„Rest“-Energiedichte hätte, würde sie sich selbst abstoßen und eine Beschleunigung verursachen}

^{2. Hoffentlich kann ein sachkundigerer Beantworter diese Aussage quantifizieren.}