Sollte die Schätzung des Alters des Universums nicht höher und nicht niedriger sein, nachdem die Anziehungskraft der Schwerkraft berücksichtigt wurde?

Aus „Fundamentals: Ten Keys to Reality“ von Frank Wilczek:

„Als wir den Film der kosmischen Geschichte in unseren Gedanken rückwärts laufen ließen, stellten wir fest, dass die Galaxien alle zusammenkamen, um sich zu einem bestimmten Zeitpunkt zu treffen. Wann ist es passiert? Um zu berechnen, wie lange es her ist, teilen wir einfach die Entfernung, die eine Galaxie zurücklegen muss, durch die Geschwindigkeit, mit der sie sich bewegen muss (Da Hubbles Beobachtungen zufolge die Geschwindigkeit einer Galaxie proportional zu ihrer Entfernung ist, finden wir immer das gleiche Ergebnis, egal für welche Galaxie wir uns entscheiden.) Dabei schätzen wir, dass alle Galaxien vor etwa 20 Milliarden Jahren zusammengeschmettert wurden. Genauere Berechnungen, die beinhalten, wie sich die Geschwindigkeiten aufgrund der Schwerkraft im Laufe der Zeit ändern, ergeben ein etwas kleineres Ergebnis. Nach heutiger bester Schätzung sind seit dem Urknall 13,8 Milliarden Jahre vergangen.“

Da die Schwerkraft eine anziehende Kraft ist, die die Expansion des Universums teilweise kompensiert, sollte das geschätzte Alter nicht höher als die anfänglichen 20 Milliarden Jahre sein, nicht niedriger?

Wenn zum Beispiel Astronomen irgendwie entdeckten, dass es noch mehr Materie im Universum gibt als geschätzt, würde das sie dann nicht veranlassen, das geschätzte Alter des Universums nach oben und nicht nach unten zu revidieren?

Mit anderen Worten, hätte es nicht so viel länger gedauert, bis das Universum seine derzeitige Größe erreicht hätte, wenn die Schwerkraft der Expansion teilweise Widerstand geleistet und sie verlangsamt hätte?

Antworten (1)

Attraktive Schwerkraft bedeutet für jeden gegebenen Hubble-Wert eine kürzere Zeit seit dem Urknall. Hier ist ein Bild (aus Vorlesungsunterlagen von Sean Carroll ):

Die gemittelten Entfernungen und Geschwindigkeiten naher Galaxien geben uns die Steigung der Kurve an der mit "jetzt" markierten horizontalen Position. Wenn Sie davon ausgehen, dass sie sich immer mit dieser Geschwindigkeit bewegt haben, erhalten Sie den Skalierungsfaktor, der durch die gepunktete Linie angezeigt wird, während Sie, wenn Sie berücksichtigen, dass sie langsamer werden, die durchgezogene Kurve erhalten, die reicht 0 (schneidet die T Achse) in jüngerer Zeit.

Wilczek irrt, wenn er sagt, dass die lineare Extrapolation ein Alter von 20 Milliarden Jahren ergibt. Es gibt tatsächlich etwa 14 Milliarden Jahre an, nahe am korrekten Wert. Das ist mehr oder weniger ein Zufall: Es trifft nur während des Übergangs von der von Materie dominierten verlangsamenden Expansion zu der von dunkler Energie dominierten beschleunigenden Expansion zu, was zufällig gerade geschieht. In alten materiedominierten kosmologischen Modellen (aus der Zeit vor der Entdeckung der Dunklen Energie) liefert Ihnen die lineare Extrapolation ungefähr 1.5 mal das richtige Alter, also ist es möglich, dass Wilczek 20 Milliarden bekommen hat, indem er eine moderne Schätzung des Alters mit einem Verhältnis aus einem veralteten Modell multipliziert hat.

Sollte die Schätzung des Alters des Universums nicht höher und nicht niedriger sein, nachdem die Anziehungskraft der Schwerkraft berücksichtigt wurde?
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