Rätsel in Bezug auf Entfernung zum Objekt, universelle Expansion, Alter des Universums usw

Die 13 Milliarden Lichtjahre Entfernung des Quasars bedeuten 13 Milliarden Lichtjahre Lichtreisedistanz . Mit anderen Worten, das Licht brauchte 13 Milliarden Jahre, um uns zu erreichen, unabhängig davon, wie weit der Quasar jetzt von uns entfernt ist.

Die aktuelle Eigendistanz (eine Linealkette würde sie messen) wird Comoving-Distanz genannt ; sie ist viel größer als die Lichtlaufzeit für große Rotverschiebungen.

Der Quasar bewegt sich beschleunigt von uns weg und entfernt sich jetzt schneller als Licht. Das heißt, Licht, das jetzt (im Sinne kosmischer Zeit ) von der Galaxie ausgestrahlt wird, zu der sich der Quasar inzwischen entwickelt haben mag, wird uns niemals erreichen. Das Licht, das der Quasar vor 13 Milliarden Jahren aussendete, verließ den Quasar gerade noch rechtzeitig, um die Regionen des Universums zu verlassen, die sich später schneller als das Licht von uns entfernten, um uns schließlich zu erreichen.

Stellen Sie sich als Gedankenexperiment vor, mit 5 km/h (unserer Spielplatz-Lichtgeschwindigkeit) auf einem Gummiband zu laufen, das sich mit einer konstanten Geschwindigkeit von 1 km/h pro Meter tatsächlicher Länge des Bandes ausdehnt. (Dies führt zu einer exponentiellen Beschleunigung des Abstands zwischen den beiden Markierungen auf dem Band). Wenn Sie näher als 5 Meter von Ihrem Ziel entfernt starten, zB von einer 4,50 m entfernten Startmarke (unserem Quasar), erreichen Sie schließlich die Zielmarke. Die Startmarke wird bald weiter als 5 Meter von der Zielmarke entfernt sein und sich daher kurz nach Verlassen der Startmarke mit mehr als 5 km/h vom Ziel entfernen. In dem Moment, in dem Sie an der Zielmarke ankommen, ist die Startmarke viel weiter entfernt (Mitfahrstrecke) als die Strecke, die Sie zu Fuß zurückgelegt haben (leichte Fahrstrecke). Und du'

Übrigens: Beschleunigung wird nur dann als Kraft empfunden, wenn die Geschwindigkeit zum lokalen Gummiband (mataphorische Raumzeit) verändert wird.

Beispielrechnungen mit einer Protogalaxie der Rotverschiebung$z=11.9$: Basierend auf dem Kosmologie-Rechner auf dieser Website , den kosmologischen Parametern$H_0 = 67.11$km/s/Mpc,$\Omega_{\Lambda} = 0.6825$bereitgestellt durch das Planck - Projekt, und dem Skalierungsfaktor $d(t) = d_0 / (1+z)$, Einstellung$\Omega_M = 1- \Omega_{\Lambda} = 0.3175$, das Alter des Universums ist$13.820$Gyr, und die mitbewegte Entfernung der Protogalaxie ist$d_0 = 32.644$Gly.

Das Alter des Universums, wir sehen die Protogalaxie (bei Rotverschiebung 11,9), war 0,370 Gyr, die Lichtreisedistanz war 13,450 Gly, die richtige Distanz war 2,531 Gly.

Nachdem die Protogalaxie nach dem Urknall 0,370 Gyr Licht emittiert hat, reiste das Licht durch den Raum der Rotverschiebung auf uns zu, beginnend mit 11,9 schrumpfend auf 0; das Licht kam 13.820 Gyr nach dem Urknall bei uns an. Die mitbewegte Distanz (zu uns) des vom Licht durchquerten Raums begann mit 32.644 Gly, die auf 0 schrumpften. Die verbleibende Distanz, die das Licht zum Reisen benötigte, begann mit 13.450 Gly, die auf 0 schrumpften. Die richtige Distanz zwischen der Protogalaxie und uns begann mit 2,531 Gly ansteigend auf 32,644 Gly aufgrund der Ausdehnung der Raumzeit.

Hier einige Zwischenzustände, die durch ein paar Tupel beschrieben werden, bestehend aus

• Rotverschiebung$z$,
• nach Alter$t$des Universums (Gyr),
• Mitbewegender radialer Abstand (im Alter$t$) des emittierten Lichts können wir nun aus der Protogalaxie (Gly) nachweisen,
• verbleibende Lichtlaufzeit dieses emittierten Lichts (Gly),
• richtige Entfernung der Protogalaxie im Alter$t$, nach$d(t) = d_0 / (1+z)$:

Der Hubble-Parameter, also die Expansionsrate des Weltraums pro fester Eigendistanz, nimmt mit der Zeit ab. Dadurch konnte sich die Protogalaxie fast mit Lichtgeschwindigkeit zurückziehen, obwohl sie zu der Zeit, als sie das Licht ausstrahlte, das wir jetzt wahrnehmen, nur etwa 2,5 Gly von uns entfernt war (richtige Entfernung). Trotzdem beschleunigen sich entfernte Objekte in diesem Raum von uns weg, da ihre zunehmende Entfernung mit der Expansionsrate des Raums multipliziert wird.

Ich kann nichts kommentieren, da ich noch nicht den richtigen Vertreter habe, aber in Bezug auf @user3355020 und die Antwort von @Gerald (und dass ich weit weniger gebildet bin, als ich mir je hätte vorstellen können, bevor ich dies gelesen habe), interpretiere ich es so: (und ich wäre nicht überrascht, wenn das falsch wäre) die Lichtgeschwindigkeit ist konstant, aber die Expansionsrate des Universums ist es nicht. Der zu stark vereinfachte beobachtete Effekt ähnelt dem Gefühl, einen Traum zu haben, in dem Sie sich in einem Flur befinden und so schnell wie möglich vor etwas davonlaufen, wobei Sie sich auf das Ende des Flurs konzentrieren, aber der Flur scheint es zu tun strecken sich mit der Zeit immer mehr. In ähnlicher Weise ist Licht die rennende Person und „Raum“ ist der Gang und Erde ist die Öffnung am Ende.

Ich wurde hierher verwiesen, nachdem ich eine ähnliche Frage zu Alter des Universums vs. seiner Größe gestellt hatte .

Ich bin immer noch verwirrt. Das Alter des Universums wird auf 13,7 bis 13,8 Milliarden Jahre geschätzt und das ist die beobachtete Entfernung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds ... was unser kosmischer Horizont ist ... die weiteste, die wir sehen können.

Aber das Universum hat Galaxien, die 46 Milliarden Jahre entfernt sind. Ich kann nicht herausfinden, wie diese 2 in Einklang gebracht werden. Ich würde denken, dass das Universum 46 Milliarden Jahre alt wäre, wenn das wahr wäre.

Liegt es daran, dass eine Galaxie 46 Milliarden Lichtjahre entfernt sein könnte, weil sich das Universum beschleunigt ausdehnt, es aber nur mehr als 13,7 Jahre dauerte, um dorthin zu gelangen?