Könnte die Expansion des Universums theoretisch die Erdbeschleunigung beeinflussen?

Derzeit wird die Ausdehnung des Weltraums nur auf Skalen wie der von Galaxien und dem gesamten Universum beobachtet. Wir sagen das mit dem ausgefallenen Begriff global . Eine Expansion des Weltraums findet zumindest vorerst nicht innerhalb von Galaxien statt.

Wie Pela in den Kommentaren zu Recht bemerkt hat, ist die Gravitation von Galaxien, Sternen usw. derzeit stark genug, um die Expansion des Universums zu überwinden. Aber wie uns die Allgemeine Relativitätstheorie sagt, ist die Schwerkraft lokal , das heißt, sie wirkt sich nur auf Objekte aus, die sehr nahe beieinander liegen. Die Expansion in großem Maßstab geht also weiter. (Ich bin kein Experte, aber ich denke, dass der Grund dafür, dass die Expansion nicht innerhalb von Galaxien außerhalb kleinerer Systeme stattfindet, darin besteht, dass die Materie und Energie dichter sind, Auflösung durch stärkere Gravitationsfelder).

Es wird die Hypothese aufgestellt, dass das Universum mit einem großen Riss enden könnte: Das bedeutet, dass die Expansion schließlich beginnen würde, Galaxien zu beeinflussen. Galaxien, Sternensysteme, Planeten und schließlich Atome werden durch die Ausdehnung des Weltraums auseinandergerissen. Wenn und falls das passiert, würde nicht nur die Schwerkraft, sondern nicht einmal der Elektromagnetismus oder die starke Kraft daran arbeiten, die mächtige Ausdehnung zu überwinden.

Aber diese Situation ist höchst hypothetisch und wird vielleicht gar nicht erst eintreten. Die Antwort lautet also vorerst nein: Die Expansion des Universums konnte die Gravitationsbeschleunigung nicht beeinflussen.

Meine zwei Cent:

Um wie viel sich der Raum zwischen den beiden hypothetischen Körpern, die Sie darstellen, "dehnt", wird durch die Rotverschiebung eines hypothetischen Photons gemessen, das sich zwischen diesen beiden Körpern bewegt. An diesem Punkt dominiert die dunkle Energie keine Skalen, in denen das, was wir „Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft“ nennen, sinnvoll ist, und die einzige Rotverschiebung, die das Photon erfährt, erfolgt durch die klassischen STR/GTR-Effekte.

Um die Auswirkungen der Dunklen Energie zu sehen (zumindest jetzt), müsste man sich auf Skalen befinden, auf denen einzelne Objekte nicht zu unterscheiden sind und was gesehen wird, ist nur eine homogene „kosmologische Flüssigkeit“. Da es an diesem Punkt keine Möglichkeit gibt, ein Objekt von einem anderen zu unterscheiden, gibt es kein Konzept einer Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft. In kleinen Maßstäben lautet die Antwort also nein.

Man könnte die Frage aber auch anders stellen: Spielt in der kosmologischen Flüssigkeit die Schwerkraft eine Rolle? Und wenn ja, gibt es ein Regime, in dem die Schwerkraft (durch den Zusammenbruch lokaler Strukturen) der "Kraft" der Expansion des sich ausdehnenden Universums ähnlich ist? In diesem Fall ist die Antwort Ja zu beiden. Siehe zum Beispiel diese Diskussion

Als wir dachten, die kosmologische Konstante sei Null, war die Lösung für die Bewegung eines Objekts in der Nähe einer Galaxie Newtonsch. Das heißt, wo die Dichten niedrig sind, wird die Raumzeit durch die Schwerkraft so gekrümmt, dass die Newtonschen Umlaufbahnen korrekt sind (obwohl der Raum möglicherweise nicht mehr genau euklidisch, dh flach ist). Man brauchte sich nur um GR-Effekte in der Nähe eines BH oder eines anderen kompakten Objekts zu kümmern. Bei einer kosmologischen Konstante ungleich Null muss dieser Term berücksichtigt werden. Es wirkt als Druck (oder negative Dichte), der die nach innen gerichtete Beschleunigung zwischen zwei Massen verringert. Allerdings sind seine Auswirkungen nur auf sehr großen Skalen relativ wichtig, wo die lokale Massendichte unter die kritische Dichte fällt. Wie sich herausstellt, ist die kosmologische Konstante genau auf dem richtigen Niveau, um das Universum fast vollständig flach zu halten, dh.

Wie kommt die Ausdehnung des Raums ins Spiel? Nun, nachdem Sie die Friedmann-Gleichungen für die kosmologischen Umlaufbahnen gelöst haben, können Sie sich die erweiterten Entfernungen zwischen Galaxien ansehen und sagen, dass der Weltraum neu geschaffen worden sein muss. Raum ist keine Kraft und hat keine Kraft.