Gibt es eine kosmologische Rotverschiebung in der Milchstraße?

Ihre Vermutung ist richtig. Die Bestandteile der Milchstraße, aber auch nahe Zwerggalaxien wie die Magellanschen Wolken bilden ein gravitativ gebundenes System und sind daher, als ein einziges System betrachtet, von der Hubble-Strömung entkoppelt. Dies geschah, weil die durchschnittliche Energiedichte innerhalb dieses Systems zu einem Zeitpunkt in der kosmologischen Geschichte viel größer wurde als die durchschnittliche Energiedichte des Universums (man kann sich die Übersichten über die Strukturbildung für weitere Details ansehen). (Natürlich ist das ganze System immer noch Teil der Expansion in dem Sinne, dass die Entfernung zu weit entfernten Galaxien zunimmt.) Daher wird innerhalb dieses Systems, beispielsweise von der Erde, keine kosmologische Rotverschiebung für darin befindliche Sterne oder andere Bestandteile von diesen beobachtet Galaxien.

Selbst wenn sich die Milchstraße mit dem Hubble-Fluss ausdehnt (und die meisten Kosmologen glauben, dass dies nicht der Fall ist), wäre die Ausdehnung schwer zu messen.

Die Größe der Milchstraße$d$ist circa$10^{21} \;\text{m}$.

Verwenden

mit Hubbles Konstante in SI-Einheiten von etwa$2\times 10^{-18} \;\text{s}^{-1}$

bedeutet, dass selbst ein weit entfernter Stern in der Milchstraße eine Rotverschiebung aufweisen würde, die einer Bewegung von ungefähr entspricht$2000 \;\text{m}\,\text{s}^{-1}$. Die besonderen Geschwindigkeiten von Sternen sind jedoch typischerweise hundertmal höher als diese, zum Beispiel wird angenommen, dass sich die Sonne relativ zur Milchstraße um bewegt$250 \;\text{km}\,\text{s}^{-1}$.

Kosmologische Rotverschiebungen werden verwendet, um Entfernungen von Sternen usw. zu bestimmen, die weit genug entfernt sind, dass die besonderen Geschwindigkeiten ignoriert werden können.

Es wäre interessant, die Ergebnisse eines zukünftigen Experiments zu sehen, das versucht, die eigentümlichen Bewegungen von Millionen von Sternen in der Milchstraße zu „mitteln“, um zu sehen, ob es eine kosmologische Rotverschiebung gibt.

Es scheint, dass im Moment der Konsens unter Kosmologen darin besteht, dass es nicht existiert.

Da ist nicht.

Die kosmologische Expansion (und damit die Rotverschiebung) werden durch die allgemeine Relativitätstheorie verursacht. Wir verstehen dies durch die Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker-Metrik, die ein homogenes, isotropes Universum beschreibt.

Aber Sie werden vielleicht bemerken, dass das Universum nicht homogen oder isotrop erscheint. Einige Teile sind dichter als andere, wie Galaxien. Und wenn Sie sich umsehen, könnten Sie sogar argumentieren, dass die Galaxien nicht genau gleich sind, also kann es nicht isotrop sein.

Aber wenn Sie das Universum aus der Sicht einer riesigen Gigaparsec-Kreatur (1000-mal größer als galaktische Megaparsec-Systeme) betrachten, erscheinen die Galaxien und Inhomogenitäten wie Sand am Strand (wir sind 1000-mal größer als Millimeterkörner) oder Atome in der Luft . Dies ist eine Möglichkeit zu veranschaulichen, dass das Universum in einem ausreichend großen Maßstab homogen und isotrop erscheint und durch die FLRW-Metrik gut beschrieben werden kann.

Die kosmologische Expansion des Universums hängt von Annahmen ab, und diese Annahmen gelten für große Skalen, aber nicht für kleine Skalen. Daher ist die Vorhersage der Allgemeinen Relativitätstheorie, dass es eine Expansion auf den großen Skalen geben wird, auf denen diese Annahmen zutreffen, aber nicht unbedingt eine Expansion auf den kleinen Skalen, auf denen diese Annahmen nicht zutreffen. Und wenn Sie einen Computer hätten, der groß genug wäre, um die Gleichungen der allgemeinen Relativitätstheorie in der Milchstraße zu simulieren, würden Sie keine kosmologische Rotverschiebung finden (die meisten Kosmologen glauben).

Wenn sich alles mit der Urknall-Expansion ausdehnen würde, Sterne voneinander, Planetensysteme, Atomsysteme, Nuklearsysteme, gäbe es keine Möglichkeit, die Expansion zu messen, weil sich auch die Einheiten ändern würden, mit denen die Wissenschaftler messen (ohne dass wir es könnten wahrnehmen) nach der Erweiterung.

Die Hypothese, die es erlaubt, eine Ausdehnung zu messen, ist, dass die gebundenen Zustände der vier bekannten Kräfte nicht durch die Ausdehnung beeinflusst werden können. Dies ermöglicht es, Galaxien und die darin enthaltenen Sterne als gravitationsgebundene Zustände zu behandeln, die ihre Größe nicht ändern, und ermöglicht die Ausdehnung und die Infrarotverschiebungen, die man misst.

Es ist also keine Frage von Konsens und Überzeugungen, es ist ein unvermeidliches Axiom im Modell, der Urknall, der zu den beobachteten Daten passt. Im Moment wird es durch alle bekannten Beobachtungen validiert. Damit wird die Hypothese auf die gebundenen Zustände der anderen drei Kräfte ausgedehnt, die stärker binden als die Schwerkraft.

Vielleicht könnten zukünftige Beobachtungen und Messungen Diskrepanzen mit dieser Hypothese zeigen, dann müsste ein modifizierter Urknall verwendet werden, obwohl ich denke, dass das Argument "wie man eine Änderung beobachten könnte, wenn sich die Einheiten ändern" angesprochen werden muss.

Für eine technische Diskussion dieser Art von Problem, mit zahlreichen Verweisen auf andere Arbeiten, siehe „Über den Einfluss der globalen kosmologischen Expansion auf die lokale Dynamik im Sonnensystem“ https://arxiv.org/abs/gr-qc/ 0602098

Und

"Der Einfluss der kosmologischen Expansion auf lokale Systeme" https://arxiv.org/abs/astro-ph/9803097 .

Diese Papiere diskutieren die Probleme bei der Definition von Messungen innerhalb der Allgemeinen Relativitätstheorie und zeigen, dass die kosmologische Gesamtausdehnung extrem geringe Auswirkungen (aber nicht null) auf die Größenordnung des Sonnensystems hat.