Wissenschaftler sagen, dass sich unser Universum immer schneller ausdehnt. Dies wurde über den Rotverschiebungseffekt nachgewiesen. Weiter entfernte Galaxien entfernen sich schneller von uns als nähere.
Aber wie können Wissenschaftler sagen, dass dies jetzt geschieht? Sie können sehen, was in der Vergangenheit WAR. Wie ich verstanden habe, zeigt uns die Rotverschiebung, was vor mehr als 10 Millionen Jahren war, wenn die Entfernung zwischen uns und der anderen Galaxie mehr als 10 Millionen Lichtjahre beträgt.
Nähere Galaxien entfernen sich langsamer. Aber das WAR, sagen wir, vor 5 Millionen Jahren, wenn die Entfernung zwischen uns und dieser Galaxie 5 Millionen Lichtjahre beträgt.
Die Entfernung zwischen uns und Andromeda beträgt 2,5 Millionen Lichtjahre und sie bewegt sich auf uns zu (oder wir bewegen uns auf sie zu).
Soweit ich weiß, wird die Expansionsgeschwindigkeit mit der Zeit immer langsamer. Und Andromeda zeigt, dass vor 2,5 Millionen Jahren die Richtung auf Kompression umgestellt wurde. Warum sagen Wissenschaftler, dass die Expansion mit der Zeit immer schneller wird?
Mir scheint, es gibt hier zwei getrennte Fragen. Erstens wissen wir, dass sich ferne Galaxien von uns entfernen, obwohl wir sie jetzt nicht sehen können – wir können sie nur so sehen, wie sie vor einiger Zeit waren. Die zweite Frage ist, warum wir sagen, dass die fernen Galaxien von uns weg beschleunigt werden.
Um die erste Frage zu beantworten, müssen Sie ein wenig wissen, wie Physiker arbeiten. Es reicht uns nicht aus, die Rezessionsgeschwindigkeiten entfernter Galaxien zu messen. Wir wollen eine Erklärung für diese Geschwindigkeiten, also eine Theorie, die beschreibt, wie sich die Galaxien bewegen. Wir erhalten diese Theorie, indem wir mit Einsteins Gleichungen der allgemeinen Relativitätstheorie beginnen, einige Annahmen treffen ( Homogenität und Isotropie ) und die Ergebnisgleichungen lösen, um eine Gleichung namens FLRW-Metrik zu erhalten . Diese Gleichung sagt uns, wie sich die Galaxien bewegen sollten, und wenn wir in unsere Teleskope schauen, stellen wir fest, dass unsere Beobachtungen mit den Vorhersagen übereinstimmen.
Wir haben also eine Theorie, die die richtigen Vorhersagen für was für eine Galaxie gibt Milliarden Lichtjahre entfernt tat vor Milliarden Lichtjahren, und da die Theorie richtig war, gehen wir davon aus, dass sie auch heute noch richtig ist. Deshalb fühlen wir uns zuversichtlich, sagen zu können, was ferne Galaxien gerade tun, auch wenn wir sie dabei nicht sehen können.
Die zweite Frage schließt sich an die erste an, weil die Beschleunigung der Universumsexpansion auch durch die FLRW-Metrik erklärt wird, sozusagen.
Die FLRW-Metrik enthält einige einstellbare Parameter. Die offensichtliche ist die Dichte der Materie im Universum, aber es gibt auch einen einstellbaren Parameter, der als kosmologische Konstante bezeichnet wird , und eine kosmologische Konstante ungleich Null bewirkt eine Beschleunigung der Expansionsrate. Es ist wichtig klarzustellen, dass (im Moment) die kosmologische Konstante nur ein Parameter ist und wir keine Theorie haben, um zu sagen, was sein Wert sein sollte. Wir müssen Beobachtungen mit den Vorhersagen der FLRW-Metrik vergleichen und den passenden Wert der kosmologischen Konstante wählen. Wenn wir uns ansehen, wie weit entfernte Galaxien entfernt sind, stellen wir fest, dass wir eine kosmologische Konstante ungleich Null benötigen, damit die FLRW-Metrik mit dem Experiment übereinstimmt, und so wissen wir, dass sich die Expansion beschleunigt.
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