Wie wirkt sich Masse auf die Raumausdehnung aus?

Ich bin Laie und bin neugierig zu verstehen, wie sich Masse auf die Raumausdehnung auswirkt und ob die Raumausdehnung überall im Universum gleich ist.

Wenn wir uns die Rotverschiebungen ansehen, scheinen wir festgestellt zu haben, dass sich die Expansion bis vor 5 Milliarden Jahren verlangsamte und sich seitdem beschleunigt hat. Angeblich beeinflusst die durchschnittliche Massendichte im Universum die Expansion – ist das nur eine Vermutung und die einzige Theorie, die wir haben, oder gibt es solide Beweise für diese Annahme?

Wikipedia sagt, dass sich "der Maßstab des Weltraums selbst ändert", aber dass das Modell nur in großen Maßstäben (Galaxienhaufen und darüber) gültig ist und dass die Expansion in einem kleineren Maßstab nicht beobachtet werden kann. wikipedia Ist es möglich, dass sich der Raum zwischen, sagen wir, dem Planeten Erde und der Sonne tatsächlich ausdehnt, aber derzeit nicht beobachtbar ist? Wenn nicht, wie weit müssen wir uns von unserer lokalen Galaxiengruppe entfernen, bevor wir auf einen Raum stoßen, der sich tatsächlich ausdehnt.

Mir ist klar, dass wir nicht verstehen, was dunkle Energie ist, und ich bevorzuge Antworten, die sagen: „Wir wissen es nicht“, wenn wir es wirklich nicht wissen.

Ich habe hier eine Frage gestellt und war von den Antworten im Physikforum nicht überzeugt

↑ Welche Masse?
Welche Masse? Ist das eine ernsthafte Frage? Ich vermute, Sie wissen nichts über die Ausdehnung des Weltraums.
Es ist nicht schwer zu sagen, was ich frage. Hier nochmal die Fragen. Ist es möglich, dass sich der Raum zwischen, sagen wir, dem Planeten Erde und der Sonne tatsächlich ausdehnt, aber derzeit nicht beobachtbar ist? Wenn nicht, wie weit müssen wir uns von unserer lokalen Galaxiengruppe entfernen, bevor wir auf einen Raum stoßen, der sich tatsächlich ausdehnt.
Das klingt wie diese Frage.
Klingt so, als wäre es nicht gut genug. Der Thread beantwortet meine Frage nicht.
Die Expansion wird durch die Friedmann-Gl.
Wenn ich mich nicht irre, dann haben Sie hier unten 2 spezifische Fragen: 1. Wie beeinflusst die Masse die Expansion und 2. Expandieren kleine Strukturen wie Sonnensysteme oder Galaxien genauso wie der Weltraum? Die Antwort des zweiten ist ziemlich klar in der von @Qmechanic verlinkten Antwort gegeben. Für den ersten Teil müssen Sie die Friedman-Gleichungen studieren und die Abhängigkeit kn der drei Parameter sehen, die unser Universum definieren.
Der zweite Teil der Frage wird von physical.stackexchange.com/q/70047 behandelt
@Qmechanic: Die Frage, auf die Sie verlinken, behauptet eine Unwahrheit und hat keine richtigen Antworten erhalten.
Vielen Dank Ben Crowell. Das verlinkte Papier von 1998 kommt zu dem Schluss, "es ist vernünftig anzunehmen, dass die Expansion des Universums alle Skalen betrifft ... aber für lokale Systeme im Wesentlichen vernachlässigbar ist." Ich würde immer noch gerne wissen, ob die Expansionsrate des Weltraums an einem Punkt, der beispielsweise 100 Millionen Lj von einer Galaxie entfernt ist, schneller ist als die Expansionsrate des Weltraums zwischen Erde und Sonne.

Antworten (1)

Der Energiegehalt des Weltraums (dh Strahlung, normale Materie, dunkle Materie und dunkle Energie) bestimmt die Dynamik des Universums. Wie Sie bereits erwähnt haben, ist das Universum für große Skalen (> 100 Mpc) homogen. Nur in diesem Regime können wir einfache mathematische Modelle verwenden, die für das gesamte Universum gelten, und Simulationen vermeiden.

Wie ich bereits sagte, bestimmt die Energie-/Materiedichte die Expansionsrate. Aber die Expansion wirkt sich unterschiedlich auf die Dichte verschiedener Komponenten des Universums aus. Wenn Sie beispielsweise den Skalierungsfaktor verdoppeln, schrumpft die Massendichte um den Faktor 2 3 da Materie konstant ist, aber das Raumvolumen achtfach ist. Im Gegensatz dazu bleibt die Energiedichte der Dunklen Energie gleich. Die Freedman-Gleichung erfasst diese Dynamik vollständig:

( A ' ( T ) / A ( T ) ) 2 H 0 2 = Ω R0 A ( T ) 4 + Ω M0 A ( T ) 3 + Ω κ 0 A ( T ) 2 + Ω Λ 0

wo die Hubble-Konstante H 0 = 67.8 km / S MPC = 0,0693 / Gyr , dem Barwert der Strahlungsdichte Ω R0 = 0,0000905 , dem Gegenwartswert der Materiedichte Ω M0 = 0,308 (die hauptsächlich aus dunkler Materie bestehen) , dem Barwert der Krümmungsdichte Ω κ 0 = 1 − ( Ω R0 + Ω M0 + Ω Λ 0 ) = 1 , und dem Barwert der kosmologischen Konstante Ω Λ 0 = 0,692 . Diese Werte stammen aus der [Plank Collaboration 2015][1].

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