Meine Astronomielehrer würden mir das nie beantworten ... Rotverschiebung zeigt offensichtlich an, dass sich ein Objekt (z. B. eine andere Galaxie) wegbewegt, aber woher wissen wir daraus seine Beschleunigung? Nach meinem Verständnis ist die augenblickliche Rotverschiebung eines Objekts nur ein Indikator für seine augenblickliche Geschwindigkeit, und wir haben die Rotverschiebung sicherlich nicht lange genug beobachtet, um eine Änderung der Geschwindigkeit zu vergleichen und zu bestimmen
Vermeiden Sie nach Möglichkeit komplizierte mathematische Berechnungen in Ihrer Antwort.
Sie haben Recht, eine Rotverschiebung gibt Ihnen ein Maß für eine Geschwindigkeit, nicht für eine Beschleunigung. Ich gehe davon aus, wenn Sie Beschleunigung sagen, beziehen Sie sich auf die beschleunigte Expansion des Universums , also betrachten Sie nicht die besondere Beschleunigung eines Objekts (die Sie durch die Untersuchung der auf dieses Objekt ausgeübten Schwerkraft erhalten könnten).
Zusätzlich zu einer Rotverschiebung müssen Sie also einen Weg finden, die Entfernung unabhängig zu messen. Um zu einer nennenswerten Rotverschiebung (z~0,5) zu gelangen, werden Supernovae vom Typ Ia als "Standardkerzen" verwendet. Sie gelten als Standard, weil man annimmt, dass sie von Weißen Zwergen stammen, die explodieren, weil sie ihre maximal mögliche Masse, die Chandrasekhar-Grenze, von 1,4 Sonnenmassen erreicht haben. Wenn sie explodieren, sollten sie daher alle ungefähr gleich aussehen, und jeder Helligkeitsunterschied würde davon abhängen, wie weit sie von uns entfernt sind. Also maßen sie die Entfernung und die Rotverschiebung der Galaxie, aus der die Supernova stammte, um zu bestimmen, dass sich die Expansion des Universums im Laufe der Zeit zu beschleunigen scheint.
Ich kenne die genauen Details nicht (also werde ich die Mathematik sowieso weglassen), aber das ist mein Verständnis und ich hoffe, es hilft Ihnen, eine Vorstellung davon zu bekommen, was getan wird.
Wenn Sie weiter entfernte Galaxien betrachten, betrachten Sie sie in der Zeit weiter zurück (weil die Lichtgeschwindigkeit konstant ist). Um also die Geschwindigkeiten von Galaxien im Laufe der Zeit abzutasten, müssen Sie sie nicht lange beobachten, aber Sie können mit Galaxien arbeiten, die sich in unterschiedlichen Entfernungen und somit zu unterschiedlichen Zeiten in der Geschichte des Universums befinden.
Wenn Sie nun bemerken, dass die Rezessionsgeschwindigkeiten von Galaxien, die weiter entfernt sind, langsamer sind, als Sie es von einem Szenario mit konstanter Expansion erwarten würden (z. B. Hubbles Gesetz), bedeutet dies, dass das Universum damals langsamer expandierte als heute . Wenn es einen klaren Trend gibt, dass dies geschieht, dann kann man sagen, dass die Expansionsgeschwindigkeit des Universums im Laufe der Zeit zugenommen hat. Das bedeutet, dass sich das Universum beschleunigt.
Natürlich ist dies viel komplizierter, denn wenn das Universum beschleunigt, wird das Hubble-Gesetz selbst ins Wanken geraten, wenn nicht sogar ungültig (da es eine direkte Proportionalität zwischen Entfernung und Rückzugsgeschwindigkeit annimmt). Wenn Sie mit dem Hubble-Gesetz keine Entfernung finden können, müssen Sie auch eine so weit entfernte unabhängige Entfernungsmessung haben, was ebenfalls problematisch ist, da es afaik keine solchen Entfernungsindikatoren gibt, die so weit entfernt gültig sind (da die Physik anders ist aufgrund von Änderungen der stellaren Metallizität usw.; viele Probleme beginnen sich zu zeigen). Ich weiß also nicht, wie das in der Praxis gemacht wird, aber theoretisch habe ich oben beschrieben, wie man zu der Schlussfolgerung eines expandierenden Universums gelangen würde. Ich würde auch gerne wissen, wie das in der Praxis wirklich gemacht wird.
Py-ser