Welcher Stern / welche Galaxie entfernt sich am schnellsten von uns?

Ich weiß, dass wir die Geschwindigkeit gemessen haben, mit der sich viele Sterne und Galaxien mithilfe der Dopplerverschiebung von uns entfernen, und ich weiß, dass sie sich aufgrund der Weltrauminflation umso schneller von uns entfernen, je weiter ein Stern / eine Galaxie entfernt ist. Ich frage mich, hat jemand kategorisiert, welcher Stern / welche Galaxie sich am schnellsten auf uns zu / von uns weg bewegt? Wie schnell bewegen sie sich im Verhältnis zu unserem Sonnensystem?

Eine andere Möglichkeit, diese Frage zu stellen, könnte lauten: "Welches Objekt hat die höchste beobachtete kosmologische Rotverschiebung z ?"
Ich würde annehmen, dass sich die Sterne am äußersten Rand des beobachtbaren Universums am schnellsten entfernen, wenn sie sich tatsächlich schneller entfernen, je weiter sie von uns entfernt sind
Je näher eine Galaxie an Ihrem Kriterium liegt, desto schwieriger ist sie zu erkennen. Bei jedem Objekt, das derzeit dasjenige mit der größten kosmologischen Rotverschiebung ist, ist uns im Wesentlichen garantiert, dass es andere mit einer größeren kosmologischen Rotverschiebung gibt, weshalb wir sie nicht erkennen können. desto schneller beschleunigen sie sich aufgrund der Weltrauminflation von uns weg. Die Größe, über die man in Hubbles Gesetz sprechen muss, ist Geschwindigkeit, nicht Beschleunigung, und nichts davon hat etwas mit Inflation zu tun, was ein anderes Phänomen ist. Wir wissen eigentlich nicht genau, ob eine Inflation stattgefunden hat.

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Wenn sich eine Galaxie von uns entfernt, ist das Licht, das wir von ihr sehen, rotverschoben. Für Galaxien in kosmologischen Entfernungen unterscheidet sich diese Rotverschiebung grundlegend von einer Dopplerverschiebung; während letzteres auf einen Geschwindigkeitsunterschied zwischen Sender und Empfänger zurückzuführen ist, ist eine kosmologische Rotverschiebung auf Photonen zurückzuführen, die sich durch einen expandierenden Raum bewegen † .

Daher entspricht Ihre Frage, wie @uhoh kommentiert, der Frage "Welche Galaxie hat die höchste gemessene Rotverschiebung?". Die Rotverschiebung ist wohl das wichtigste Konzept in der Astronomie, und tatsächlich katalogisieren wir, wenn möglich, die Rotverschiebung aller Galaxien. Für unser angenommenes kosmologisches Modell kann die kosmologische Rotverschiebung sowohl in eine Rezessionsgeschwindigkeit als auch in eine Entfernung und ein Alter des Universums übersetzt werden, als das Licht emittiert wurde.

Die Antwort ist GN-z11 ( Oesch et al. 2016 ) mit einer Rotverschiebung von z = 11.09 . Dies entspricht einer Entfernung von D = 32.2 G l j R (dh Milliarden Lichtjahre) und damit nach Hubbles Gesetz auf eine Rezessionsgeschwindigkeit von

v = H 0 D = 670 000 k M S − 1 ,
oder mehr als die doppelte Lichtgeschwindigkeit. Darüber hinaus wurde das Licht, das wir heute sehen, emittiert, als das Universum nur 410 Myr (dh Millionen Jahre) oder 3 % seines heutigen Alters alt war.

Sie mögen denken, dass "doppelte Lichtgeschwindigkeit" gegen die Relativitätstheorie verstößt, aber diese Geschwindigkeit ist keine Geschwindigkeit durch den Raum. Sowohl unsere Galaxie (die Milchstraße) als auch GN-z11 bewegen sich mit bescheidenen Geschwindigkeiten von einigen 100 km/s durch den Weltraum. Die Rezession ist lediglich darauf zurückzuführen, dass sich der Raum ausdehnt, und der Raum darf sich beliebig ausdehnen.

† „Grundsätzlich anders“ ist vielleicht eine zu starke Aussage, da die kosmologische Rotverschiebung als unendlich viele infinitesimal kleine Dopplerverschiebungen interpretiert werden kann. Ein hypothetisches Szenario, das den Unterschied zwischen den beiden Arten von Rotverschiebungen betont, ist jedoch das folgende:
Wenn ein Emitter und ein Beobachter stationär bzgl. einander, wenn der Emitter ein Photon emittiert, dann beginnen, sich voneinander weg zu bewegen, während das Photon wandert, und dann wieder anhalten, bevor der Beobachter das Photon empfängt, würde der Beobachter eine Rotverschiebung von Null messen.
Wenn andererseits der Raum statisch ist, wenn der Emitter das Photon aussendet, sich das Photon während seiner Reise plötzlich um den Faktor vier ausdehnt und dann wieder statisch ist, wenn der Beobachter das Photon empfängt, würde der Beobachter a messen Rotverschiebung von z + 1 = 4 .

Würde es nicht eine unbekannte Anzahl von Galaxien jenseits des kosmologischen Horizonts geben, die sich noch schneller zurückziehen? Alles, was man natürlich beantworten könnte, ist die Galaxie, die unter allen bekannten Galaxien am schnellsten zurückweicht.
@nasch Oh ja, auf jeden Fall! Wenn unser Verständnis des Universums nicht ernsthaft fehlerhaft ist, sieht es (im Durchschnitt) überall und in alle Richtungen gleich aus. Ich beschreibe nur das entfernteste, das beobachtet wurde , und wenn wir das entfernte Universum beobachten, schauen wir in die Vergangenheit, also sehen wir GN-z11, wie es vor mehr als 13 Gyr aussah. Weitere Galaxien befinden sich „fast sicher“ jenseits von GN-z11 und sogar jenseits des Randes des beobachtbaren Universums. Das Universum kann sogar unendlich sein, in diesem Fall gibt es keine Begrenzung dafür, wie schnell sich eine Galaxie zurückzieht.
Sowohl unsere Galaxie (die Milchstraße) als auch GN-z11 bewegen sich mit bescheidenen Geschwindigkeiten von einigen 100 km/s durch den Weltraum. Das ist nicht ganz richtig. GR reduziert sich in kleinen Maßstäben auf SR, und SR sagt, dass es keine Möglichkeit gibt, zu definieren, wie schnell sich etwas "durch den Raum" bewegt. Ich denke, was Sie wahrscheinlich meinen, ist, dass 100 km / s die Geschwindigkeit relativ zum Hubble-Fluss ist, der im Grunde nur der durchschnittliche Bewegungszustand der Materie in der Nähe ist.
@BenCrowell Sie haben Recht, dass es relativ zum Hubble-Fluss ist. Es ist auch relativ zu den meisten anderen vernünftigen Trägheitssystemen, die Sie sich vorstellen können, es sei denn, Sie wählen das Trägheitssystem eines einzelnen, sich schnell bewegenden Teilchens. Ich denke, es macht Sinn zu sagen, dass sich Galaxien, Sterne und Fahrräder durch den Weltraum bewegen. Es steht Ihnen natürlich frei, einen Referenzrahmen zu wählen, in dem sich eine Galaxie oder ein Fahrrad nicht bewegt, aber dann bringen Sie einfach andere Galaxien oder Fahrräder dazu, sich mit einer etwas anderen Geschwindigkeit zu bewegen.
Wenn also die Rückzugsgeschwindigkeit einer Galaxie größer als die Lichtgeschwindigkeit ist, werden wir die von dieser Galaxie emittierten Photonen im Moment niemals sehen können?
@NotTelling Gute Frage! Das denken in der Tat viele Leute – selbst Neil deGrasse Tyson macht das in seinem neuen Buch falsch. Alle Galaxien weiter entfernt als D = C / H 0 ≃ 14.4 Glyr verschwinden schneller als das Licht. Aber unser Ereignishorizont – die maximale Entfernung, aus der wir derzeit ein gesendetes Signal empfangen können – liegt bei einer Entfernung von 16,5 Glyr. Alle Galaxien, die in der Hülle zwischen 14,4 und 16,5 Glyr liegen, können also heute ein Photon aussenden, was wir in Zukunft beobachten können (im Prinzip; in der Praxis wird es viele Milliarden Jahre dauern, und das Photon wird stark rotverschoben sein).
@pela Ich kann nicht verstehen, wie es möglich ist, das Licht einer Galaxie zu erreichen, die sich schneller als das Licht entfernt? Was bestimmt unseren Ereignishorizont? Alter des Universums? Würden Sie es bitte detaillierter erklären? Der Weltraum dehnt sich schneller aus als das Licht, aber Licht schafft es, uns zu erreichen? Ich bin sehr verwirrt..

Soweit ich weiß, glaube ich nicht, dass sie kategorisiert haben, dass diese bestimmte Galaxie zum Beispiel die schnellste ist, die sich von der Milchstraße entfernt. Dafür gibt es zwei Gründe:

  • Das ist erstmal gar nicht so wichtig. Zu messen, welche Galaxie sich am schnellsten von uns entfernt, kann einige Auswirkungen haben, aber nicht viel. Wissenschaftler interessieren sich jedoch für die schnellste Geschwindigkeit, mit der sich eine Galaxie von uns entfernen kann. Das verstößt natürlich nicht gegen die Relativitätstheorie. Und diese Geschwindigkeit ist schneller als die Lichtgeschwindigkeit. Hier sind einige zusätzliche Informationen:

Die Hubble-Konstante ist das Maß dafür, wie schnell sich das Universum heute ausdehnt, und ihr Wert wurde mit 70 km/s pro Megaparsec gemessen (ein Parsec ist nur eine Entfernungseinheit, die etwa 3,26 Lichtjahren entspricht, und ein Megaparsec ist a Millionen Parsec). Das bedeutet, dass sich zwei Galaxien pro Megaparsec im Durchschnitt um 70 km/s voneinander entfernen. Um sich also mit Lichtgeschwindigkeit voneinander zu entfernen, müssten zwei Galaxien etwa 4.300 Millionen Parsec voneinander entfernt sein. Dies ist kleiner als der Radius des beobachtbaren Universums, daher gibt es im Universum nicht nur Galaxien, die sich schneller als das Licht von uns entfernen, sondern wir können sie immer noch sehen!

Quelle: http://curious.astro.cornell.edu/legal-information/104-the-universe/cosmology-and-the-big-bang/expansion-of-the-universe/1066-can-two-galaxies- sich-schneller-als-licht-voneinander-entfernen

  • Zweitens können wir uns nicht sicher sein, selbst wenn wir wirklich hart forschen, weil wir jeden Tag neue Objekte entdecken, die in unserem Sonnensystem kreisen, und bei Galaxien sprechen wir von megagroßen Entfernungen.

Fazit: Es ist also möglich, aber es ist sehr zeitaufwändig und in gewisser Weise abstrakt, daher beschäftigen sich Wissenschaftler heute nicht damit. Aber wenn Sie einige Galaxien suchen, die sich sehr schnell von uns entfernen, können Sie im Internet suchen oder einige Bücher lesen und Sie werden eine Menge finden. Natürlich gibt es diese bestimmte Galaxie, die im Moment als die schnellste oder am stärksten rotverschobene kategorisiert wird (wenn Sie verstehen, was ich sage), die wir entdeckt haben (Anmerkung: entdeckt) und es ist GN- Z11 . Es ist die am weitesten entfernte gefundene Galaxie im gesamten beobachtbaren Universum, daher macht die Tatsache, dass sie sich am schnellsten von uns entfernt, Sinn.

Etwas mehr, @pela, bringt auch die Geschwindigkeit von GN-Z11, was schön ist. Gute Arbeit, @pela!
Hallo Guarav. Danke! Sie haben Recht, dass Geschwindigkeit kein wirklich wichtiges Konzept für kosmologische Entfernungen ist, aber es stimmt nicht, dass wir es nicht wissen, oder dass es abstrakt ist. Es mag zeitaufwändig sein, aber die Rotverschiebung ist ein so wichtiges Konzept, dass es sich lohnt. Und sobald wir ihre Rotverschiebung kennen, kennen wir genau die Rezessionsgeschwindigkeit einer Galaxie (obwohl es natürlich eine gewisse Unsicherheit im Wert der Hubble-Konstante gibt, die zur Berechnung der Geschwindigkeit verwendet wird).
Danke @pela für die Antwort. Ja, ich hätte da andere Wörter verwenden sollen, wie nicht von Interesse, denke ich. Wie auch immer, ich stimme Ihrem Punkt über die Rotverschiebung zu :)
Außerdem ist es für Objekte mit geringer Rotverschiebung eigentlich ganz normal, eher die Geschwindigkeit als die Rotverschiebung anzugeben (weil besondere Geschwindigkeiten die Kosmologie dominieren können).
Wir verwenden beide, weil sie vollständig austauschbar sind, aber es ist üblich, Geschwindigkeiten anstelle von Rotverschiebung anzugeben z ≲ 0,01 – 0,1 . Dies soll wahrscheinlich betonen, dass die Rezessionsgeschwindigkeit nicht vollständig kosmologischer Natur ist; Galaxien bewegen sich mit Geschwindigkeiten von 100-1000 km/s durch den Weltraum, so dass diese sogenannte besondere Geschwindigkeit die kosmologischen Geschwindigkeiten dominieren oder zumindest für niedrige Rotverschiebungen von Bedeutung sein kann.
Ach so, jetzt verstehe ich es besser. Danke für die Antwort!
Gern geschehen! Eigentlich trinke ich gerade Kaffee mit dem Typen, der GN-z11 gefunden hat :)
Hach, unglaublich :-)
Welcher Stern / welche Galaxie entfernt sich am schnellsten von uns?
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