Wo sind also diese Messungen von Galaxien, die sich schneller als Licht bewegen?

https://physics.stackexchange.com/questions/400457/what-does-general-relativity-say-about-the-relative-velocities-of-objects-that-a

„Wir können tatsächlich Galaxien beobachten, die sich bei >c von uns entfernen“

Ähm, ich glaube, ich habe die bahnbrechende Überschrift verpasst, dass Wissenschaftler direkt eine Galaxie gemessen haben, die sich mit Lichtgeschwindigkeit von uns entfernt.

Die erste Antwort scheint also dieser anderen Antwort zu widersprechen

https://physics.stackexchange.com/questions/107748/how-are-galaxies-receding-faster-than-light-visible-to-observers

„Wenn die Rezessionsgeschwindigkeit am Ort eines reisenden Photons während der gesamten Reisezeit des Photons aus einer entfernten Galaxie größer als die Lichtgeschwindigkeit wäre, würden wir das Photon niemals beobachten.“

Es scheint gesunder Menschenverstand zu sein, dass sich der Weltraum in einer bestimmten Entfernung schneller als das Licht ausdehnt, wodurch verhindert wird, dass Licht über eine bestimmte Entfernung hinaus die Erde erreicht, was bedeutet, dass wir Galaxien, die sich schneller als Licht bewegen, nicht direkt messen können, aber wir können implizieren, dass sie vorbeikommen projizieren ihre Geschwindigkeit über das beobachtbare Universum hinaus. Aber wer hat Recht?

Wenn sich früher eine Galaxie innerhalb des beobachtbaren Universums befand, können wir Photonen von dieser Galaxie messen, die die Erde erreichen, obwohl sich diese Galaxie derzeit möglicherweise außerhalb des beobachtbaren Radius des Universums befindet. Galaxien können projiziert werden, die sich aufgrund der Ausdehnung des Weltraums schneller als Licht bewegen, aber ich habe nicht gesehen, dass wir sie direkt als solches messen können, da die Rotverschiebung von Photonen proportional zur Menge des Raums ist, der sich zwischen uns und a ausdehnt bestimmten Abstand.

Beides, obwohl das zweite deutlicher sein könnte. Lesen Sie Davis & Lineweaver arxiv.org/abs/astro-ph/0310808
Betrachten Sie das Standardbeispiel der Physik 101 für einen "Wert", der größer als die Lichtgeschwindigkeit ist: Nehmen Sie eine Taschenlampe und drehen Sie sie. Der Strahlfleck in einer Entfernung von beispielsweise 1LY wird als sich bewegend wahrgenommen 2 π ∗ c , aber keine tatsächliche Energie oder Information bewegt sich mit dieser Geschwindigkeit.
Die von der Quelle emittierten Photonen bewegen sich immer noch bei c, die Rotation ändert daran nichts. Die tatsächliche Säulen-/Kegelform des Lichtstrahls kann jedoch in einem bestimmten Abstand auf Winkelgeschwindigkeiten schneller als c projiziert werden.
"Wenn die Rezessionsgeschwindigkeit am Ort eines reisenden Photons während der gesamten Zeit, in der sich das Photon aus einer entfernten Galaxie bewegt, größer als die Lichtgeschwindigkeit wäre, würden wir das Photon niemals beobachten." das ist nicht richtig. Bei Bedarf könnte ich nach dem Extrem einer Referenz suchen. Ich fürchte, die Beantwortung Ihrer Frage erfordert einen Bericht über die gesamte Kosmologie. ..
PS: Eigentlich ist die ref. ist in der Antwort von @John Duffield angegeben

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Wo sind also diese Messungen von Galaxien, die sich schneller als Licht bewegen?

Es sind Rotverschiebungsmessungen. Schauen Sie sich den Wikipedia -Redshift- Artikel an. Es ist gutes Zeug.

„Wir können tatsächlich Galaxien beobachten, die sich bei >c von uns entfernen“

Es ist wahr. Du denkst vielleicht, dass es nicht sein kann , aber es kann.

Ähm, ich glaube, ich habe die bahnbrechende Überschrift verpasst, dass Wissenschaftler eine Galaxie gemessen haben, die sich mit Lichtgeschwindigkeit von uns entfernt.

Es ist überhaupt nicht bahnbrechend. Es ist einfacher als Sie denken.

Die erste Antwort scheint also dieser anderen Antwort zu widersprechen https://physics.stackexchange.com/questions/107748/how-are-galaxies-receding-faster-than-light-visible-to-observers "Wenn die Rezessionsgeschwindigkeit am Ort eines reisenden Photons während der gesamten Reisezeit des Photons aus einer entfernten Galaxie größer als die Lichtgeschwindigkeit wären, würden wir das Photon niemals beobachten".

Ja, das ist ein bisschen schade, denn er sagt auch: „Galaxien mit Rotverschiebungen größer als ~3 waren und sind schneller als das Licht von uns entfernt“ .

Es scheint gesunder Menschenverstand zu sein, dass sich der Weltraum in einer bestimmten Entfernung schneller ausdehnt als das Licht, wodurch Licht jenseits einer bestimmten Entfernung daran gehindert wird, die Erde zu erreichen, was bedeutet, dass wir Galaxien, die sich schneller als Licht bewegen, nicht direkt messen können. Aber wer hat Recht?

Der Typ, der sagt, wir können Galaxien sehen, die sich schneller als das Licht von uns entfernt haben und entfernen. Gemäß Robs Kommentar siehe Expanding Confusion: common misconceptions of cosmological horizons and the superluminal expansion of the Universe von Tamara Davis und Charles Lineweaver. Beachten Sie Folgendes: "Wir zeigen, dass wir Galaxien beobachten können, die Rezessionsgeschwindigkeiten haben und schon immer hatten, die größer als die Lichtgeschwindigkeit sind." Siehe Seite 8: "Unter denen, die anerkennen, dass Rezessionsgeschwindigkeiten die Lichtgeschwindigkeit überschreiten können, wird manchmal behauptet, dass Objekte mit Rezessionsgeschwindigkeiten, die schneller als die Lichtgeschwindigkeit sind, nicht beobachtbar sind [Anhang B: 9–13]."

Lesen Sie auch den Wikipedia-Artikel über die Ameise auf einem Gummiseil . Das Gummiseil wird gespannt, während die Ameise darauf läuft: "Auf den ersten Blick scheint es, dass die Ameise das Ende des Seils nie erreichen wird, aber tatsächlich tut sie es (obwohl in der oben angegebenen Form der Zeitaufwand kolossal ist). Unabhängig von der Länge des Seils und den relativen Geschwindigkeiten der Ameise und der Dehnung wird die Ameise immer in der Lage sein, das Ende mit ausreichend Zeit zu erreichen, vorausgesetzt, die Geschwindigkeit der Ameise und die Dehnung bleiben konstant erstreckt sich sowohl vor als auch hinter der Ameise, wodurch der Anteil des Seils erhalten bleibt, den die Ameise bereits gegangen ist, und der Ameise ermöglicht, kontinuierlich voranzukommen".

Es gibt einen Abschnitt über die metrische Ausdehnung des Raums . Darin heißt es: „Wenn wir uns Lichtphotonen als Ameisen vorstellen, die entlang des Gummiseils des Weltraums zwischen der Galaxie und uns kriechen, können wir sehen, dass so wie die Ameise schließlich das Ende des Seils erreichen kann, sogar Licht von fernen Galaxien einige, die sich mit einer Geschwindigkeit zu entfernen scheinen, die größer als die Lichtgeschwindigkeit ist, können schließlich die Erde erreichen, wenn sie genügend Zeit haben. Die metrische Ausdehnung des Weltraums beschleunigt sich jedoch. Eine Ameise auf einem Gummiseil, deren Ausdehnung mit der Zeit zunimmt, ist nicht garantiert den Endpunkt erreichen.[3] Das Licht von genügend weit entfernten Galaxien kann daher immer noch niemals die Erde erreichen " .

Erinnern Sie sich nicht an das Fiasko, bei dem ein Fehler im LHC gemeldet wurde, der Neutroinos zeigte, die schneller als Licht reisen? Wenn die Medien die Möglichkeit hätten zu sagen, dass sich etwas schneller als das Licht fortbewegt, würden sie es nutzen. Was Sie sagen, wirkt immer noch wie ein Strohmann: Ich bezweifle nicht, dass es Galaxien gibt, die sich schneller als das Licht bewegen, ich bezweifle nur, dass wir diese Galaxien direkt in Aktion messen können. Offensichtlich sind Photonen aus der Zeit, als sich eine Galaxie im beobachtbaren Universum befand, messbar, aber Photonen aus derselben Galaxie, die derzeit außerhalb der OU liegt, sollten nicht messbar sein.
@JohnJoe nein, die Galaxien bewegen sich nicht schneller als das Licht. Es ist die Expansion des Universums selbst (ein sehr verwirrendes Konzept), die dazu führt, dass die Entfernung zwischen uns und der Galaxie schneller zunimmt, als ein Photon zurücklegen kann.
Ja, es gibt zu 100% absolut Galaxien, die sich nach den genauesten kosmologischen Modellen schneller als das Licht bewegen, es ist nur so, dass das Mittel dazu die Ausdehnung des Weltraums ist, anstatt kinetische Energie zu verwenden, wodurch die Lokalität erhalten bleibt. Ob durch Ausdehnung des Weltraums oder durch kinetische Energie, die Gesamtentfernung zwischen uns und diesen Galaxien nimmt in beiden Fällen immer noch zu.
@John Joe: In den Medien steht viel darüber . Aber es sind alte Nachrichten. Es war wahrscheinlich vor fünfzig Jahren überall auf den Titelseiten oder so. Wohlgemerkt, ich wäre nicht überrascht, wenn so etwas zu einem späteren Zeitpunkt in den Nachrichten wäre. Google auf Neutrinos kam zuerst an .

Ohne auf die technischen Einzelheiten von Raumzeitdiagrammen und Ameisen einzugehen, denke ich, dass der schnellste Weg, sich darüber Gedanken zu machen, darin besteht, es aus der Perspektive der fernen Galaxie zu betrachten. Nehmen wir zum Beispiel GN-z11 , das tatsächlich um von uns zurückgetreten ist v ≃ 4 c als es das Licht ausstrahlte, das wir heute sehen:

Ein Photon verließ GN-z11 bei v = c . Der Raum dehnt sich also aus, obwohl das Photon jederzeit lokal an wandert v = c , vergrößerte es seinen Abstand zu GN-z11 mit immer größerer Geschwindigkeit v > c .

Die Milchstraße entfernte sich von GN-z11 bei v ≃ 4 c , aber lokal hat es v ≃ 0 , und bis vor kurzem expandierte das Universum immer langsamer.

Irgendwann erreichte das Photon einen Punkt, an dem sich das Universum, sagen wir, v = 0,1 c wrt. GN-z11, also ist das Photon bei zurückgegangen v = 1.1 c . Später erreichte es einen Punkt, an dem sich das Universum ausdehnt v = c wrt. GN-z11, also ging es zurück v = 2 c von GN-z11. Usw.

Schließlich hat es die Milchstraße einfach "eingeholt".

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass dies nur möglich ist, weil sich die Expansionsrate bis vor kurzem nicht beschleunigt hat. Die Beschleunigung setzt eine Grenze dafür, wie schnell sich Galaxien zurückziehen und noch sichtbar sein können. Heute liegt diese Grenze ungefähr bei v = 1.2 c , was ungefähr 17 Milliarden Lichtjahren entfernten Galaxien entspricht. Photonen, die heute GN-z11 verlassen, werden uns niemals erreichen, auch wenn es sich "nur" bei um von uns entfernt v = 2.2 c heute.

Wenn sich der Weltraum aus der Perspektive einer entfernten Galaxie auf seinem beobachtbaren Radius schneller ausdehnt als c, dann erreicht das Licht der Milchstraße zu dem Zeitpunkt, an dem es den beobachtbaren Radius dieser Galaxie überschreitet, diese Galaxie nicht. Bevor sich der Weltraum in dieser Entfernung mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnt, erreichen Photonen aus dieser Entfernung immer noch diese Galaxie, vorausgesetzt, es wird eine konstante Rate angenommen.
@JohnJoe Eigentlich ist das nicht richtig. Als GN-z11 das Licht aussendete, das wir heute sehen, war es etwa 2½ Glyr entfernt, weit außerhalb unseres damals beobachtbaren Universums, das nur einen Radius von ~1 Glyr hatte und an dessen Rand sich das Zeug bereits bei v ~ von uns zurückzog 2c.
Aber wenn Sie sich nicht einfach auf mein Wort verlassen wollen (obwohl ich Ihnen versichern kann, dass es richtig ist), müssen Sie, glaube ich, ein Raum-Zeit-Diagramm verstehen, sowie wie man Entfernungen, Rezessionsgeschwindigkeit usw. berechnet. Start indem Sie sich diesen großartigen Beitrag von physical.SE ansehen.
Auch hier handelt es sich um eine Beschleunigung in der Raumbeschleunigung, ich habe mich ausdrücklich auf konstante Beschleunigung bezogen. Ich sehe keine Beweise dafür, dass eine ständige Erweiterung nicht die von mir beschriebenen Ergebnisse liefern würde, wie auch im arXiv-Artikel beschrieben.
Ich glaube nicht, dass ich genau verstehe, was Sie dagegen haben. Sie haben Recht, dass wir die Geschwindigkeiten von Galaxien nicht messen. Wir messen Rotverschiebungen und interpretieren sie so, dass sie darauf zurückzuführen sind, dass die Photonen durch einen sich ausdehnenden Raum gereist sind, und interpretieren dies dann weiter so, dass der sich ausdehnende Raum entfernte Galaxien mit immer größerer Geschwindigkeit von uns wegträgt. Das ist die allgemeine Relativitätstheorie. Eine spezielle relativistische Interpretation ist prinzipiell möglich, scheidet aber bei sehr hoher Signifikanz aus, wie in Davis & Lineweaver 2004 ausgeführt.
Wrt. zur Beschleunigung der Expansion, das ist wirklich ein kleines Detail in diesem Aspekt und bedeutet nur, dass es eine Grenze für die Rückzugsgeschwindigkeit von beobachtbaren Galaxien gibt.

Die Situation erfordert nicht einmal die allgemeine Relativitätstheorie, das gleiche kann mit Ameisen passieren, die auf einem Picknicklaken aus Gummi kriechen. Stellen Sie sich vor, Sie sitzen in der Mitte einer sehr dehnbaren Gummifolie und Ameisen kriechen mit Ameisengeschwindigkeit von den Außenkanten der Folie auf Sie zu. Sie bitten einige Freunde, die Ränder des Lakens mit einer Geschwindigkeit von sich wegzuziehen, die etwas schneller ist, als Ameisen kriechen können. Wird dich das vor den Ameisen schützen? Nein, ob Sie es glauben oder nicht, die Ameisen werden Sie trotzdem erreichen. Zuerst entfernen sie sich weiter von Ihnen, aber wenn Sie Gitterlinien auf diesem Blatt markieren, werden Sie sehen, dass die Ameisen immer noch über diese Gitterlinien vorrücken. Sie erreichen Sie schließlich, genau wie das Licht einer Galaxie, deren Entfernung von uns schneller zunimmt als c.

Beachten Sie, dass sich das zweite Zitat nicht auf die Geschwindigkeit am Rand des Blattes bezieht. Es besagt, dass die Ameisen Sie nicht erreichen, wenn sich alle Punkte auf dem Blatt, auf die die Ameisen zugreifen, schneller als die Ameisengeschwindigkeit von Ihnen wegbewegen. Das ist eine ganz andere Situation.

Dies scheint die beschleunigte Expansion nicht zu berücksichtigen . In dieser Situation können dich Ameisen (oder Licht) jenseits einer bestimmten Entfernung niemals erreichen.
Auch hier bezweifle ich nicht, dass Galaxien schneller als Licht reisen, ich bezweifle einfach, dass wir Galaxien direkt messen, während wir dies tun.
@JohnJoe Bezweifle alles, was du magst. Die kosmologische Rotverschiebung ist keine geschwindigkeitsabhängige Dopplerverschiebung wie der spezielle relativistische Dopplereffekt. Objekte mit Rotverschiebungen von mehr als etwa 1,5 entfernen sich derzeit schneller als mit Lichtgeschwindigkeit von uns.
@Chappo - ja, die Gummiplattenanalogie müsste beschleunigt werden, um eine perfekte Analogie zu sein, aber die Grundidee gilt immer noch - Ameisen können Sie erreichen, selbst wenn sie anfangen, Teile der Platte schneller als Ameisengeschwindigkeit zurückzuziehen. Aber wenn die Beschleunigung schnell genug ist, werden sie dich irgendwann nicht mehr erreichen können.
Im arXiv-Dokument „ breitet sich Licht, das superluminal zurückweichende Objekte emittieren, mit einer lokalen besonderen Geschwindigkeit von c auf uns zu, aber da die Rückzugsgeschwindigkeit in diesem Abstand größer als c ist, ist die Gesamtgeschwindigkeit des Lichts von uns entfernt (Gl. 20 )“ Das Dokument scheint zu sagen, dass Photonen, die aus einer größeren Entfernung als dem Radius des beobachtbaren Universums emittiert werden, sich „weg“ von uns bewegen werden, nicht auf uns zu, also ja, ich werde weiterhin alles bezweifeln, was ich will.
@ JohnJoe - was Sie vermissen, ist, dass diese Photonen zunächst nur von uns zurücktreten. Während sie unvermeidliche Fortschritte über die „Gummidecke“ machen, werden sie schließlich anfangen, Fortschritte zu machen, und werden uns schließlich erreichen. Ameisen würden es auch. Tatsächlich ist genau dies mit dem Licht passiert, das wir von Galaxien sehen, die sich schneller als c von uns entfernen. Nur die Beschleunigung der Expansion kann verhindern, dass diese Photonen schließlich die Erde erreichen, aber sie hat diese Photonen nicht davon abgehalten, uns zu erreichen, weil die Beschleunigung während des größten Teils der Geschichte des Universums nicht wichtig war.
Es hört sich so an, als wären Sie mit Ihren Beispielen zweideutig. Ich beziehe mich auf das primäre Beispiel, bei dem wir davon ausgehen, dass sich der Ratenraum jetzt mit der Rate ausdehnt, die er schon immer hatte, da dies das einfachere Modell ist, aus dem Sie komplexere Projektionen erstellen. Wenn in diesem Modell Raum zwischen der Erde und einem Photon mit einer Geschwindigkeit geschaffen wird, die c überschreitet, kann dieses Photon die Erde nicht erreichen. Ich sehe nichts, was das bestreitet, und das verifiziere ich zuerst. Wenn Sie also sagen, dass das falsch ist, dann muss die Prämisse für Ihre Behauptungen zur Beschleunigung ebenfalls falsch sein, da sie auf diesem Beispiel aufbauen.
Das ist genau das Beispiel, mit dem ich auch begonnen habe, aber Ihre Schlussfolgerung ist falsch. Wenn der Rand des Picknicklakens mit einer konstanten Geschwindigkeit gezogen wird, die etwas schneller ist, als eine Ameise kriechen kann, entfernen sich die Ameisen zunächst weiter vom Picknickkorb. Wenn Sie jedoch Gitterlinien auf das Laken zeichnen, sehen Sie das Ameisen machen tatsächlich Fortschritte über diese Gitterlinien und werden schließlich die Gitterlinie erreichen, wo sich der Korb befindet. Genau das passiert, wenn wir eine Galaxie sehen, die sich immer schneller von uns entfernt hat als c. Es klingt falsch, aber es ist richtig.
Der Weltraum ist jedoch kein Gummi. Und es gibt null experimentelle Beweise, die die Ausdehnung des Weltraums belegen. Wie kann sich Leere ausdehnen?
Das Bild der Ausdehnung des Raums ist genau das – ein Bild, und ein bemerkenswert einfach zu verwendendes, weil es so bodenständig ist, dass es sich jeder vorstellen kann. Die wahre Schönheit ist, sie funktioniert genau richtig, eine Folge des kosmologischen Prinzips. Danach ist alles eine Frage der Dynamik der Streckungsrate, dafür braucht man den Rest der Kosmologie.

Wenn ich den Kontext richtig verstehe, ist das Problem des Missverständnisses hier der Bezugsrahmen. Die Antwort ist also, dass beide richtig sind, weil sie mit unterschiedlichen Frames sprechen.

Das zweite Diagramm auf dieser Seite hilft Ihnen vielleicht beim besseren Verständnis. Y ist die Rückschauzeit oder das Alter des Universums. X ist die Bewegungsdistanz. Der Beobachter ist bei heute. Der Lichtkegel ist rot und keine gerade Linie, wie man es aufgrund der Expansion des Universums von der speziellen Relativitätstheorie erwarten könnte. Nimmt man jedoch die Umgebung um den Betrachter herum, so ist der Lichtkegel immer noch annähernd die Gerade.

Wenn Sie also die gerade Linie aus dem Beobachter heraus extrapolieren, werden Sie Zeug sehen, das in dem Bereich bleibt, in dem v > c (dh raumartig) ist. Zum Beispiel sehen Sie das Objekt in einer Entfernung von 16 Gly heute aus seiner Emission bei etwa 9 Gyr in der Vergangenheit, und 16 Gly / 9 Jahre sind etwas größer als c, wie erwartet.

Dies scheint ein kontraintuitives Szenario zu sein, da die Entfernung als sich bewegender Rahmen ausgedrückt wird. Stattdessen zeigt das erste Diagramm der Site X als die richtige Entfernung an, und jetzt befinden sich alle sichtbaren Positionen im v

Wie in den Diagrammen dargestellt, können Sie nur weit weg sehen, etwa 46 Gly (mitbewegter Abstand), auch bekannt als Horizont. Denn wenn wir über diesen Punkt hinausgehen, werden wir uns in Bezug auf die Geschichte der Universumsausdehnung heute aus dem Raum heraushalten.

Hinweis: Alle Analysen hier gehen immer noch von der Lichtgeschwindigkeit als Konstante c in jedem Bezugssystem aus. Dies könnte ein weiteres Missverständnis sein, aber ich werde an dieser Stelle nicht ins Detail gehen.

Wo sind also diese Messungen von Galaxien, die sich schneller als Licht bewegen?
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