Warum sind ferne Galaxien im beobachtbaren Universum nicht sichtbar?

Unter der Annahme, dass sich das Universum seit seiner Entstehung ausdehnt und ausdehnt ( Urknalltheorie ), müssen die Galaxien, die sich jetzt am „Rand“ (theoretisch nicht sichtbar) befinden, (irgendwann) an einem Ort gewesen sein, an dem die Die Erde ist jetzt auf.

Wenn man davon ausgeht, dass dies zutrifft, sollten die von diesen Galaxien ab diesem Zeitpunkt emittierten Photonen für uns vorhanden sein, damit wir diese Galaxien sehen können (und sogar das erste Licht, das vom Urknall ausgeht, muss sichtbar sein).

Warum ist dann das Beobachtbare so klein? Es sollte davon abhängen, in welche Richtung wir schauen. Das heißt, wenn wir in Richtung des Zentrums der expandierenden Kugel blicken, sollte es sich um ein kleines beobachtbares Universum handeln. Wenn wir unsere Teleskope in „genau“ entgegengesetzte Richtung des Zentrums richten, sollte es „vollständig“ beobachtbar sein.

Funktioniert es so? Oder sind meine Grundlagen falsch?

Ihre Grundlagen sind falsch, weil es keine expandierende Sphäre mit einem Zentrum ist. Es hat kein Zentrum und dehnt sich in alle Richtungen aus.
Vielen Dank für Ihren Kommentar. Als Laie hatte ich Zweifel, dass es sich um eine Anfängerfrage handeln könnte. Wenn wir jedoch sagen „etwas dehnt sich aus“, bedeutet dies, dass sein Weg bis zu seiner früheren Position zurückverfolgt werden kann. Kann es sein, dass sich unsere Milchstraße in einem solchen „Ausbreitungspfad“ einer fernen Galaxie/eines fernen Sterns gebildet hat? Wenn ja, dann muss dieses Objekt sichtbar sein, wenn es immer noch Photonen ausstrahlt, egal wie weit es gekommen ist, es kann nicht nicht beobachtbar sein.
Das Problem liegt in der Tatsache, dass sich der Raum selbst ausdehnt. Sie sind an die Vorstellung gewöhnt, dass sich Materie ausdehnt, sodass sie zu ihrem Ursprungsort zurückverfolgt werden kann; bei der raumzeit ist das anders, unser universum hat keine grenzen und kein zentrum, nicht leicht vorstellbar.
@EduardoSerra Was den No-Center-Aspekt betrifft, so habe ich festgestellt, dass das "Problem", den Mittelpunkt der Erdoberfläche zu lokalisieren, eine gute Analogie ist. Damals, als die Menschen noch dachten, die Erde sei ein flacher Kreis, zeichneten die Menschen Karten als kreisförmige Gebiete des erkundeten Territoriums mit ihrer Hauptstadt im Zentrum des Kreises. Als immer mehr Städte damit begannen, Karten mit ihrer Stadt im Mittelpunkt zu erstellen, begannen sich die Menschen zu fragen, welche Stadt eigentlich das Weltzentrum ist. Dann erkannten die Griechen, dass die Erde kugelförmig ist und daher keinen Mittelpunkt hat; nur Karten haben Zentren, und Kartenzentren sind sowieso willkürlich.

Antworten (2)

Schnelle Antwort: Weil sie nicht in unseren Ereignishorizont eingetreten sind. Manche werden es nie. Und einige werden sich aus unserem Ereignishorizont herausbewegen – ihre letzten Photonen, die hier empfangen werden, werden gerade jetzt gesendet.

Lassen Sie uns zuerst einige Faktenchecks durchführen:

[...] die Galaxien, die jetzt am "Rand" sind (theoretisch nicht sichtbar), müssen (irgendwann) an einem Ort in der Nähe der Erde gewesen sein, an dem sie sich jetzt befindet [...]

Nach aktuellen Berechnungen könnten sich die ersten Galaxien etwa 200 Millionen Jahre nach dem Urknall gebildet haben – ältere Schätzungen gingen in den Bereich von 400–500 MY. Lange, lange waren keine Sterne zu sehen. Wenn Sie also in der Zeit zurückgehen, werden Sie nicht die gleichen Strukturen sehen, die wir heute sehen.

Zweitens, und das mag ein unangenehmes Gedankenexperiment sein, nahm nichts anderes unseren Platz ein als wir selbst. Ich bitte Sie, das Klischee zu entschuldigen, aber das alte Ballon-Beispiel ist sehr geeignet, dies zu erklären:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn sich das Universum ausdehnt, vergrößert sich der Abstand zwischen den Himmelskörpern. Nun, hier ist eine Möglichkeit, es auszudrücken: Zwischen den Objekten wird Raum erzeugt .

Und nicht nur das – es gibt zwar eine Begrenzung, wie schnell Sie sich auf der Oberfläche des Ballons bewegen können, dies gilt jedoch nicht für die Menge des erzeugten Raums .

Als direkte Folge gibt es um uns herum eine Blase, die im Grunde genauso funktioniert wie der Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs:

  • In einem Schwarzen Loch ist die Schwerkraft so stark, dass ihre Anziehungskraft auf Photonen C übersteigt (die Lichtgeschwindigkeit oder 299.792.458 m / s);
  • Auf einem Randobjekt kann die durch die Expansion erzeugte Raummenge pro Sekunde C überschreiten ; Seine Photonen werden niemals die Erde erreichen.

Und es scheint, dass wir in einem beschleunigten Universum leben – das heißt, das räumliche Beschleunigungsverhältnis steigt tatsächlich an. Wenn das richtig ist, werden einige Randobjekte unseren Ereignishorizont verlassen und (aus unserer Sicht) in einer Probe des Hitzetods des Universums verschwinden .

Gruselig, oder?

Fantastische Erklärung!!! Vielen Dank für die Ausarbeitung.

Der Raum, den wir beobachten, verhält sich ungefähr wie die Oberfläche einer sich ausdehnenden Kugel, und wir können nur entlang ihrer Oberfläche blicken. Das Innere der Kugel hat in der Vergangenheit existiert, das Äußere wird in der Zukunft existieren.

Die Oberfläche einer Kugel ist zweidimensional. Unser Raum hat eine weitere Dimension; man kann sich vorstellen, dass er in einen 4-dimensionalen Raum ( Hyperraum ) eingebettet ist, obwohl dieser einbettende Hyperraum nicht existieren muss, um unser Universum zu beschreiben.

So wie die Oberfläche einer sich ausdehnenden Kugel eine endliche Fläche und keine Begrenzung hat, kann unser dreidimensionaler Raum für eine feste Ausdehnungszeit ohne Begrenzung endlich sein.

Das Universum (der Radius der Kugel, wenn Sie wollen) dehnt sich schneller aus als mit Lichtgeschwindigkeit, daher können wir nicht vollständig im Universum umherblicken, um unsere eigene Vergangenheit zu sehen, sondern nur bis zu dem Punkt, an dem es seine Expansion begonnen hat. Der Ausgangspunkt (Urknall) scheint undurchsichtig zu sein.

Wir sehen das Nachleuchten des Urknalls in jeder Richtung als kosmischen Mikrowellenhintergrund .

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