Vor wie langer Zeit war das Universum klein genug für interstellare Reisen?

Gegenwärtig sind selbst die nächsten Sterne Lichtjahre entfernt und zu unseren Lebzeiten nicht zu erreichen. Wenn sich der Weltraum immer ausdehnt und einst unendlich kleiner war, wann war der Weltraum dann in der Vergangenheit so viel kleiner, dass der durchschnittliche Abstand zwischen Sternen weniger als Lichttage betrug? Gab es jemals eine solche Zeit?

Hallo Ben Warner: Willkommen bei Phys.SE. Haben Sie versucht, eine Umschlagrückseitenrechnung durchzuführen?
siehe dies astronomy.com/magazine/ask-astro/2006/01/… . Wir befinden uns zufällig um einen Stern in großer Entfernung von anderen Sternen. „Ein typischer Sternabstand bei dieser Dichte beträgt 0,008 Lichtjahre oder 500 AE – etwa das 12-fache des Sonne-Pluto-Abstands – zwischen Sternen.“
Sicher, es ist für Menschen unmöglich, mit der aktuellen Technologie so weit zu reisen, aber im Prinzip ist es nicht unmöglich. Unabhängig davon, welche Technologie verwendet wird, braucht es jedoch viel Energie , um in einem Menschenleben auch nur 4,5 Lichtjahre zurückzulegen.
Es gibt bereits eine gute Antwort, aber die grundlegende Verwirrung, die die Frage motiviert hat, hat möglicherweise mit zweideutigen astrophysikalischen Verweisen auf "Teilchen" zu tun, da manchmal Objekte wie Sterne oder sogar Galaxien eingeschlossen sind, die (wie fast alles in Bezug auf Größe) (in at zumindest einige indogermanische Sprachen, einschließlich Englisch) zum Kontext: Im Kontext der "räumlichen" Expansion kann der Hauptfaktor dafür die Energie sein, deren Teilchen Bosonen sind, die sich gegenseitig passieren können. Ob die Schwerkraft einen bosonischen Aspekt hat, bleibt aufgrund ihrer extremen Schwäche unklar.
Ich glaube nicht, dass, nur weil die Dinge ein paar Lichttage auseinander lagen, bedeutete, dass sie in ein paar Tagen zwischen ihnen hin und her reisen konnten. Der Raum hätte sich ausgedehnt, während Sie zwischen ihnen gereist sind. Je nachdem, wie schnell die Ausdehnung war, kann es sein, dass ein Photon Jahre brauchte, um zwischen zwei Punkten zu reisen, die, als das Photon den ersten Punkt verließ, nur Lichttage entfernt waren .
Einige Modelle des Universums haben die Galaxien, z. B. die Milchstraße, die sich im Laufe der Zeit aus der Kombination vieler kleinerer Haufen / Galaxien bilden. Es würde also keine dichtere Version der Milchstraße früher im Universum geben, sondern viele der Sterne wären wahrscheinlich weiter voneinander entfernt.
Hängt von den Elementen ab, die Sie für das Raumschiff benötigen. Die ersten Sterne waren 100 bis 250 Millionen Jahre nach dem BB, und die einzigen Elemente waren Wasserstoff und Helium. Sie brauchen Sterne der Population I, und diese sind nur 1 Mio. bis 100 Mio. Jahre alt. Wenn es also 13,8 Milliarden Jahre alt ist, hat es mehr oder weniger die gleiche Größe wie jetzt.

Antworten (2)

Während sich das Universum ausdehnt, bleibt jede einzelne Galaxie ungefähr gleich groß, mit Sternen auf Umlaufbahnen mit ungefähr konstantem Durchmesser, so dass die Sterne innerhalb einer bestimmten Galaxie vor langer Zeit nicht näher beieinander waren als heute (zumindest was kosmische Expansionseffekte betrifft sind besorgt).

Die Entfernungen zwischen Galaxienhaufen waren in der Vergangenheit kleiner, und ein guter Weg, um sich ein Bild davon zu machen, ist die Feststellung, dass das Verhältnis der Entfernung zwischen ihnen heute zu der Entfernung zwischen ihnen vor langer Zeit gleich dem Verhältnis der Wellenlängen im Licht ist empfangen und ausgesendet. Wenn wir Licht von einer Galaxie empfangen und das ankommende Licht eine doppelt so große Wellenlänge hat wie beim Aufbruch, dann war das Universum halb so klein, als das Licht aufbrach (das heißt, die Entfernungen zwischen Galaxienhaufen waren damals im Durchschnitt halb so groß wie sie jetzt sind).

Um eine Zeit zu finden, in der Galaxien nicht viele Lichtjahre voneinander entfernt waren, muss man so weit zurückgehen, dass man zu Zeiten vor der Entstehung von Galaxien gelangt, also gab es nie eine solche Zeit.

[ Bemerkung als Antwort auf eine Frage in den Kommentaren zu Galaxienhaufen hinzugefügt . Ein Galaxienhaufen driftet von einem anderen weg, weil die Anfangsbedingungen ihnen Geschwindigkeiten dieser Form gegeben haben. Dieser allgemeine Zustand wird als "Hubble-Flow" bezeichnet und führt zur kosmischen Expansion. Es ist, was die Dinge tun würden, wenn sie nur die durchschnittliche kosmische Gravitation erfahren würden, ohne lokale Unebenheiten aufgrund einer inhomogenen Materieverteilung wie einer Galaxie. Inzwischen zieht alles Zeug in seine Nähe und dies kann zu gebundenen Gruppen wie Sonnensystemen, Galaxien und Galaxienhaufen führen. Diese Bindung reicht aus, um die relativen Geschwindigkeiten umzukehren, sodass jede gebundene Gruppe nicht auseinander driftet oder sich ausdehnt (es sei denn, ein anderer Prozess greift ein).]

Wo aber Sterne immer näher beieinander lagen, bevor sich Galaxien bildeten?
Wie funktioniert „… jede einzelne Galaxie bleibt ungefähr gleich groß, aber die Abstände zwischen Galaxienhaufen waren früher kleiner…“ bitte? Gibt es hier einen signifikanten Unterschied zwischen einzelnen Galaxien und Galaxienhaufen?
@RobbieGoodwin Nach meinem Verständnis halten Galaxien zusammen, weil die Materie in ihnen gravitativ an sich selbst gebunden ist. Schließlich wird im Grunde die gesamte Materie im erreichbaren Universum vollständig in der Milchstraße-Andromeda-Galaxie enthalten sein (lange nachdem sie miteinander verschmolzen sind).
@ nick012000 Danke und zusammen scheint es wegen der Schwerkraft keinen Unterschied zwischen Galaxien und Haufen zu geben. Ist das alles nicht von Bedeutung … das Verschmelzen impliziert ein kontrahierendes Universum?
@RobbieGoodwin "Alle Materie im erreichbaren Universum ", nicht "Alle Materie". Das heißt, die Materie in der Galaxie bleibt erreichbar, weil sie gravitativ gebunden ist, aber alles andere wird zu weit weg sein und sich zu schnell zurückziehen, um es zu erreichen (vorausgesetzt, das Universum zieht sich später nicht zusammen und es wird so etwas wie ein Alcubierre-Antrieb ausgeschlossen ) .
Die Frage betrifft interstellare Reisen. Nicht intergalaktische Reisen. Das Argument dagegen sollte also nicht sein, dass Galaxien nicht existierten. Es musste sein, dass Sterne nicht existierten.
@JBentley Welchen Unterschied machen Sie mit "erreichbar"? Sie und Nick012000 schlagen vor, dass sich Galaxien zusammenziehen, während alles andere zurückgeht.
@RobbieGoodwin Die Expansion beschleunigt sich, was bedeutet, dass sich schließlich sogar nahe gelegene Galaxien schneller als mit Lichtgeschwindigkeit zurückziehen und sie unerreichbar machen. Ich glaube, Sie haben "verschmelzen" falsch verstanden. Das war einfach ein Hinweis auf die Tatsache, dass unsere Galaxie und Andromeda auf dem Weg sind, schließlich zu verschmelzen.
Als ich einen neuen Kommentar schrieb, sagte Star Trek: „… offensichtlich hat sich die Expansionsrate beschleunigt.“
@JBentley Beschleunigung der Expansion oder nicht, ob Galaxien, die sich schneller als das Licht zurückziehen, unerreichbar sein müssen, scheint höchst zweifelhaft… Galaxien, die sich schneller als das Licht zurückziehen, erfordern neue Regeln, aber diese zurückweichende FTL macht sie unerreichbar, liest sich wie eine Schlussfolgerung unserer eigenen, alten Regeln.
Ich denke, dies ist eine großartige Antwort, da auf die Anfangsbedingungen Bezug genommen wird: Davis (bekannt von Davis & Lineweaver als Designer ihrer viel verwendeten Grafik, die Horizonte in Bezug auf die Hubble-Sphäre darstellt) hat gesagt, dass der Hubble-Fluss nicht a ist "zwingen oder ziehen" Sterne oder Galaxien mit sich führen, hatte aber bei dieser Gelegenheit Anfangsbedingungen nicht erwähnt. ("Initial" würde sich im Multiversum-Konzept, das unter kosmologischen Modellen immer häufiger vorkommt, auf ein "lokales Universum" beziehen, das im Allgemeinen größer ist als jede Region, die von einem der Bewohner dieser LU beobachtet werden kann.)

Obwohl sich der Abstand zwischen Sternen aufgrund der Ausdehnung des Weltraums im Laufe der Entwicklung des Universums nicht wirklich ändert, ist die Region des Weltraums um unsere Sonne im Vergleich zu einigen Orten im Universum ziemlich dünn. Daher könnten Ihre gewünschten Bedingungen nicht in der fernen Vergangenheit, sondern heute nur an einem anderen Ort existieren.

Hier ist ein Artikel , in dem es heißt: „Im Zentrum der Galaxie sind die Sterne nur 0,4–0,04 Lichtjahre voneinander entfernt“. 0,04 Lichtjahre sind weniger als 15 Lichttage.

Und ein weiterer Artikel, den ich mit einigen schnellen Google- Behauptungen gefunden habe:

Aber einige Galaxien packen Sterne noch dichter. M32, einer der Satelliten der Andromeda-Galaxie, hat die höchste gemessene Sternendichte aller nahen Galaxien – etwa 20 Millionen Sterne pro Kubikparsec in ihrem Kern! Nicht einmal HST kann den Kern von M32 in einzelne Sterne auflösen. Ein typischer Sternabstand bei dieser Dichte beträgt 0,008 Lichtjahre oder 500 AE – etwa das 12-fache der Sonne-Pluto-Entfernung – zwischen Sternen.

0,008 Lichtjahre sind knapp 3 Lichttage.

Diese Zahlen stammen von "durchschnittlichen" oder "typischen" Entfernungen zum nächsten Nachbarn in dicht besiedelten Regionen, was bedeutet, dass es einige noch nähere geben wird. Wie viel näher möglich/plausibel ist, kann ich nicht wirklich sagen.

Es ist jedoch zweifelhaft, dass solche Regionen des Weltraums das Leben, wie wir es kennen, unterstützen oder entwickeln würden.
@eps Würde es sogar stabile Planetenumlaufbahnen ermöglichen?
@nick012000 Ja würde es. Wenn Sie nicht auf etwas mehr als 15 Stunden als 15 Tage herunterfahren, bleibt Jupiter in der Umlaufbahn.
Vielleicht nicht, wenn der Stern am Ende der 15-Licht-Tage-Reise ein supermassereiches Schwarzes Loch wäre.
@SoftwareEngineer Diese Zahlen stammen aus den typischen Trennungsabständen in galaktischen Kernen, wo Milliarden von Sternen (relativ) dicht beieinander liegen. Ein supermassereiches Schwarzes Loch ist kein „typischer“ Nachbarstern.
Die Frage des OP hatte möglicherweise weniger mit tatsächlichen Reisen als mit räumlicher Ausdehnung zu tun: Was das Reisen in einer Region mit nahe beieinander liegenden Sternen (wie galaktischen Kerngebieten) betrifft, besteht das Problem darin, dass Kollisionen von Sternmaterial und Auswirkungen intensiver Strahlung auftreten Material, das sich (in einer freundlicheren Umgebung) zu Leben entwickelt hätte, hätte stattdessen die Entwicklung einer Zivilisation, die in der Lage wäre, eine Fähre in den Gewässern ihres Heimatplaneten zu Wasser zu lassen, wahrscheinlich nicht bis zur Herstellung von, sagen wir, Flugzeugen fortgesetzt. Deshalb war die Lage der Erde nahe der Oberfläche eines Spiralarms vorteilhaft.
@ben - diese Frage ist an der Zeit, und da wir derzeit nicht wirklich wissen, woher smbh kommen, wissen wir nicht, ob es irgendwann in der Vergangenheit mehr Sterne gab, die näher an einem smbh waren als an anderen Sternen. Wenn smbhs zuerst kamen und dann das Gas einsaugten, aus dem sich Sterne ursprünglich bildeten, dann scheint es wahrscheinlich, dass sie sich näher an smbh gebildet hätten, wo das Gas seine höchste Dichte hatte. An diesem Punkt ist es möglich, dass ein typischer nächster Nachbar eine smbh war. Es könnte auch sein, dass in Zukunft alle Materie in eine smbh fällt und sie damit wieder zum nächsten Nachbarn wird.
Und selbst 3 Lichttage sind verdammt viel. Das ist ungefähr dreimal so weit wie die bisher von Voyager 1 zurückgelegte Strecke, was ein Fragezeichen hinter „in unseren Lebzeiten“ setzt, selbst wenn man davon ausgeht, dass das nächste Sternensystem tatsächlich einen bewohnbaren Kandidaten beherbergen würde (die Chancen dagegen sind, nun ja, astronomisch … .)
@SoftwareEngineer -- Supermassereiche Schwarze Löcher sind überhaupt keine Sterne: SMBHs werden durch Staubkollaps über große Regionen gebildet.
Vor wie langer Zeit war das Universum klein genug für interstellare Reisen?
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