das Luftballonmodell …
… ist leider nicht mehr brauchbar, um die Expansion des Universums anschaulich zu machen, wie es unten einige immer noch vorschlugen.
Hi michl,
Man geht ja davon aus, dass sich das Weltall ausdehnt, und
(wie ich las) das auch noch mit immer höherer Geschwindigkeit.
Das ist beides richtig. Man geht nicht nur davon aus, sondern es ist der aktuelle Stand der physikalischen Kosmologie.
Früher ging man davon aus, daß die (interne!) Krümmung des Kosmos positiv sei (Ω >1) und der Raum daher eine „elliptische“ Geometrie habe. Das bedeutete zugleich: Der Raum ist „geschlossen“, von endlichem Volumen und hat keinen Rand (wie die Kugeloberfläche).
Da war das 2-dimensionale Lufballonmodell geeignet, um die Krümmung des kosmischen Raumes UND die Expansion anschaulich zu machen. Die Galaxien (genauer mußte es natürlich Galaxienhaufen heißen) stellen dabei Punkte auf der Oberfläche dar. Wenn man den Ballon nun aufbläst, sieht man, wie sich die Distanz der Punkte vergrößert, und zwar je weiter sie entfernt sind desto schneller.
Das konnte man auch genau so messen: Die Geschwindigkeit der Distanzvergrößerung wurde durch die relativistische Rotverschiebung der Spektrallien des Lichtes meßbar.
Übrigens heißt das nicht, wie unten fälschlich gesagt, daß sich die Galixien(haufen) von einander fortbewegen! Die bleiben da, wo sie sind! Aber der Raum, in dem sie liegen, expandiert. In dem Luftballonmodell ist es ja auch so: Die Koordinaten der Punkte auf der Oberfläche bleiben immer dieselben.
Ok, soweit zu deiner Frage nach dem Rand. In diesem Modell mit Ω >1 gibt es keinen, ebenso wie die Kugelsphäre keinen hat.
ABER: Seit den Präzisionsmessungen des WMAP-Scan 2001 weiß man es besser: U hat keine „elliptische“ Geometrie, sondern eine „euklidische“ (siehe hierzu FAQ:1234). Ω = 1 und das heißt, U ist „flach“, ist also nicht geschlossen, die Krümmung ist null und das Volumen ist nicht endlich.
Ein 2-dimensionels Analogon kann also heute nur noch sein: Statt des aufzublasenden Luftballons ein flach ausgespanntes Gummilaken, an dessen Rand man in allen Richtungen zieht.
Dennoch gibt es sowas wie einen „Rand“: Das ist nämlich die Grenze des Beobachtungshorizontes. Wir können nicht beliebig weit ins U hineinschauen, was ja bedeutet, wie du sicher weißt, daß man nicht beliebig in vergangene Zustände des U hineinsehen kann. Die Grenze wird bestimmt durch die vergangene Phase der Reionisation, bei der das U (wieder) durchsichtig wurde (weil die „freie Weglänge“ der Photonen nicht mehr durch die ionisierten Atome begrenzt wurde).
Allerdings ist dieser Beobachtungshorizont natürlich von allen Beobachtungs-Punkten des U gleichweit entfernt: Ein Beobachter an einer Stelle, die für uns in der Nähe unseres Beobachtungshorizontes liegt, würde (qualitativ) dasselbe Universum sehen, es sieht global genauso aus, wie von unserem Standpunkt aus.
Das folgt aus dem bei allen physikalischen (kosmologischen) Messungen vorausgesetzten „kosmologischen Prinzip“: U ist homogen und isotrop. D.h. es sieht von allen Beobachtungspunkten in jeder Richtung gleich aus.
Die Expansionsrate des Raumes ist tatsächlich zudem, wie du richtig wußtest, nicht konstant. Die Expansion findet beschleunigt statt. Da man die Ursache dafür heute noch nicht weiß (zur Zeit wird die Hyothese einer „dunklen Energie“ bevorzugt), ist eine Spekulation auf eine Re-Kontraktion sinnlos. Wenn es eine geben würde einestages, würde man die natürlich (wegen des kosmologischen Prinzips) zu allererst an der Blauverschiebung des Licht-Spektrums in der Nähe unserer kosmischen Umgebung sehen.
Aber nicht an unseren nächsten galaktischen Nachbarn! Deren Eigenbewegung relativ zu uns ist dafür viel zu groß. Man würde es höchstens an dem nächsten Galaxienhaufen, dem Virgo-Cluster, shen
Gruß
Metapher
