Wie weit ist ein 13,7 Milliarden Jahre altes Photon gereist?

Ich habe gelesen, dass die Größe des beobachtbaren Universums auf etwa 46 Milliarden Lichtjahre geschätzt wird und dass das Licht, das wir von den entferntesten Galaxien sehen, vor etwa 13,7 Milliarden Jahren als Ergebnis der Expansion emittiert wurde. Ist die tatsächliche Entfernung, die die Photonen zurückgelegt haben, also 46 Milliarden Lichtjahre oder 13,7 Milliarden Lichtjahre?

Antworten (4)

Licht bewegt sich im Vakuum immer mit Lichtgeschwindigkeit. Der Weltraum ist ein ziemlich gutes Vakuum. Wenn es also 13,7 Milliarden Jahre gereist ist, dann hat es 13,7 Milliarden Lichtjahre zurückgelegt.

Hier gibt es keinen Widerspruch. Ja, diese Galaxien sind jetzt 46 Milliarden Lichtjahre Lichtjahre entfernt, aber das liegt daran, dass sich das Universum ausgedehnt hat. Auf Physics SE finden Sie viele Fragen dazu.

zB Wie kann ein Quasar 29 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt sein, wenn der Urknall erst vor 13,8 Milliarden Jahren stattfand?

Warum ist das beobachtbare Universum so groß?

Sind die Entfernungen, die wir zu Objekten im Universum messen, aufgrund ihrer relativen Bewegung falsch?

Bedeutet dies also, dass die richtige Entfernung entlang der Geodäte 13,7 Milliarden Lichtjahre beträgt, während die Koordinatenentfernung 46 Milliarden Lichtjahre beträgt, oder ist es viel komplizierter als das?
@PetTaxi Ich könnte das definitiv von einem Kosmologen beantworten lassen. Ich glaube nicht, dass Sie die 13,7 Milliarden Lichtjahre die "richtige Entfernung" nennen, sondern die Lichtreiseentfernung. Die richtige Entfernung wäre jetzt 46 Milliarden Jahre, aber in der Vergangenheit kleiner. Die 46 Milliarden Lichtjahre sind auch die (modellabhängige) Mitbewegungsentfernung, die per Definition konstant ist.
@PetTaxi: Die richtige Länge ist Null, weil der Weg des Photons lichtartig ist. Wenn Sie den "Odometer" des Photons definieren möchten, können Sie dies nicht im Koordinatensystem des Photons tun, da ein Photon kein Ruhesystem hat. Die 13,7 Byr werden auf einer Uhr gemessen, die relativ zum Hubble-Fluss ruht. Der 13,7 Blyr wird an einer Reihe von Linealen gemessen, die jeweils relativ zum Hubble-Fluss ruhen.
@BenCrowell Ich habe Ihren Kommentar zu einer Community-Wiki-Antwort gemacht, weil er prägnant zusammenfasst, wonach das OP sucht und welche Konzepte sie recherchieren müssen, um eine Antwort gut in den Griff zu bekommen.
@BenCrowell Wenn Sie Ihren Kommentar als Ihre eigene Antwort aufzeichnen möchten, werde ich meinen löschen.

Eine Community-Wiki-Antwort, die den Kommentar eines anderen (Ben Crowell) aufzeichnet, der meiner Meinung nach eine dauerhafte Antwort wert ist.

Die richtige Länge ist Null, weil der Weg des Photons lichtartig ist. Wenn Sie den "Odometer" des Photons definieren möchten, können Sie dies nicht im Koordinatensystem des Photons tun, da ein Photon kein Ruhesystem hat. Die 13,7 Gy werden auf einer Uhr gemessen, die relativ zum Hubble-Fluss ruht. Der 13,7 Glyr wird an einer Reihe von Linealen gemessen, die jeweils relativ zum Hubble-Fluss ruhen.

Hier ist der "Hubble-Fluss" einfach die Bewegung astronomischer Objekte, die vollständig auf die Raumzeitexpansion zurückzuführen ist (definiert durch die Ableitung A ˙ ( T ) des Skalenfaktors A ( T ) in der FLRW-Metrik )

Einfache Rechnung: Das Alter des beobachtbaren Universums beträgt 13,8 Milliarden Jahre. Die Entfernung, die das Licht in einem Jahr zurücklegt, beträgt 6 Billionen Meilen. Also 13,8 Milliarden x 6 Billionen = 8,28e+22. (Mikrofon fällt...)

Ok, aber das Universum hat sich seitdem ein wenig ausgedehnt.

Das Alter des Universums beträgt ungefähr 13,8 Milliarden Jahre, also kann alles mit dem längsten Reiserekord höchstens 13,8 Milliarden Lichtjahre zurücklegen (in jede Richtung; nicht unbedingt zur Erde), weil nichts schneller als das Licht reisen kann.

Jetzt befinden wir uns im Zentrum des beobachtbaren Universums (das kugelförmig ist mit einem sichtbaren Radius von 13,8 Milliarden Jahren), also sind die am längsten reisenden Rekordhalter die ältesten und befinden sich am Rande des beobachtbaren Universums, und sie haben so 13,8 Milliarden Lichtjahre zurückgelegt weit.

Der tatsächliche berechnete Radius von 46 Milliarden Lichtjahren weicht vom sichtbaren Radius ab, da sich das Universum ausgedehnt hat.

Die Antwort auf Ihre Frage lautet also 13,8 Milliarden Lichtjahre.

Man sagt, Nachahmung sei die größte Form der Schmeichelei.
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