Guten Tag,
Ich habe in einem Buch (Kosmologie für helle Köpfe) gelesen, dass die Vakuumenergie ein aussichtsreicher Kandidat für die Dunkle Energie wäre. Dabei ergibt sich für mich folgende vorstellungsmäßige Schwierigkeit.
Soweit ich dass verstanden hat, wurde durch den Mikrowellenhintergrund bestätigt, dass die Raumzeitgeometrie flach ist. Da die Materie (inkl. Dunkler Materie) zur dazu nötigen Energiedichte nur 30% beiträgt, muss es noch eine überall gleichmäßig vorhandene Energie geben, die die nötigen 70% liefert. Wenn dies die Vakuumenergie ist, dann muss diese Energie ja (wie alle anderen Energien/Materie auch) ein Gravitationsfeld erzeugen/den Raum krümmen. Wie kann jetzt dieselbe Energie die auf der einen Seite den Raum krümmt und damit ja anziehend wirkt, auf der anderen Seite für die beschleunigte Expansion des Kosmos verantwirtlich sein, also „abstoßend“ wirken.
Kann mir hier jemand von den Physikprofis mit verständlichen Analogien helfen, dass ichs mit meinem Schulphysiklevel nicht wirklich nachvollziehen kann, ist mir leider klar 
Gruß Christian
Hallo Christian, es ist richtig, daß auch die Dunkle Energie zur Gesamtgravitation beiträgt und damit zu einer flachen Geometrie der Raumzeit führt. Über die Zustandsgleichung von Gasen kann man aber erkennen, daß dieses „Photonengas“ einen negativen Druck hat, der über die Friedmann Gleichung zu einer beschleunigten Expansion des Raumes führt.
Neg. Druck: Zust Gl sagt, wenn ein Gas sich ausdehnt, leistet es Arbeit und verliert dadurch Innere Energie. Änderung der inneren Energie ist gleich: minus Druck mal Änderung des Volumens.
Bei Dunkler Energie kommt bei der Ausdehnung ständig neue Vakuumsenergie mit dem größeren Volumen herein. Die Innere Energie bleibt erhalten. Das klappt in der obigen Gleichung nur, wenn der Druck des „Dunkle Energie Gases“ als negativ gesetzt wird.
Da im heutigen Kosmos der normale (positive) Druck praktisch Null ist, und die Materie immer mehr ausgedünnt wird, setzt sich der Negative Druck der Vakuumsenergie durch. Das etwa seit 6 bis7 Mrd Jahren.
Wird in der Friedmann Gleichung der Druck negativ, beschleunigt die Expansion. Gruß, eck.
Hallo
Ich bedanke mich erstmal für die gute Erklärung, aber der Punkt, den ich auch schon im Buch nicht verstanden habe ist: Warum bremst ein positiver Druck die Expansion und eine negativer Druck beschleinigt Sie? So rein intuitiv müsste man doch meinen, dass ein negativer Druck eine Expansion bremst und umgekehrt.
Aber wenn schon mal ein Fachmann antwortet gleich noch eine zweite Frage:
Wenn jetzt die Expansion weiter voranschreitet, wird ja die Energiedichte der Materie exponentiell kleiner. Wenn der Raum flach bleiben soll, dann müsste doch die Energiedichte der Dunklen Energie dies ausgleichen, d.h. es müsste pro Raumvolumen auf einmal mehr DE da sein, als vorher, wo derselbe Raum ja von mehr Materie erfüllt war. Hab ich das richtig verstanden, und wenn ja, wie soll denn so ein „Automatismus“ funktionieren.
Viele Grüße Christian
Hallo Christian,
Wie kann jetzt dieselbe Energie die auf der einen Seite
den Raum krümmt und damit ja anziehend wirkt, auf der
anderen Seite für die beschleunigte Expansion des Kosmos :verantwirtlich sein, also „abstoßend“ wirken.
Masse und Strahlung krümmen den Raum positiv, gravitativ anziehend, d.h. diese Energie ist bestrebt den Raum zusammen zu ziehen. Dagegen krümmt Dunkle Energie den Raum negativ, gravitativ abstoßend, d.h. diese Energie ist bestrebt den Raum zu expandieren. Die Raumkrümmung dieser beiden Energienarten ist entgegengesetzt.
Ich habe in einem Buch (Kosmologie für helle Köpfe) gelesen,
dass die Vakuumenergie ein aussichtsreicher Kandidat für die
Dunkle Energie wäre.
Das hat man mal in Betracht gezogen. Betragsmäßig kommen die Vakuumenergie und die Dunkle Energie aber nicht hin, so dass da wahrscheinlich noch was anderes im Spiel sein muss.
Gruß
Tilo
aber der Punkt, den ich auch schon im Buch nicht verstanden habe ist: Warum bremst ein positiver Druck die Expansion und eine negativer Druck beschleinigt Sie?
Hallo, dazu mußt Du Dir die Friedmannsche Beschleunigungsgleichung ansehen. - Beschleunigung ist: minus 4/3*pi*G*(Dichte+3*Druck) -. Das „minus“ sagt, daß die Beschleunigung eine Abbremsung ist. 4/3piG ist konstant. Dichte und Druck ändern sich bei der Expansion. Die Bremsung wird schächer, wenn Dichte und Druck abnehmen. Da, in dem Augenblick, als die Hintergrundstrahlung frei wurde, 380000 Jahre nach big bang, der positive Druck Null wurde, und gleichzeitig der negative Druck der Dunklen Energie zunahm wird der Klammerausdruck oben negativ. Minus mal minus ergibt plus, sodaß die negative Beschleunigung positiv wird.
Wenn der Raum flach bleiben soll, dann müsste doch die Energiedichte der Dunklen Energie dies ausgleichen
Das ist eine Frage der Topologie. Die stellt fest, ob die Raumzeit positiv, negativ oder nicht gekrümmt ist. Diese Festlegung erfolgte mit dem Urknall und ändert sich danach nicht mehr. Sodaß Tilos Erklärung nicht ganz richtig ist, und Deine Frage nach dem Automatismus beantwortet ist. Gruß, eck.
Hallo
Das ist eine Frage der Topologie. Die stellt fest, ob die
Raumzeit positiv, negativ oder nicht gekrümmt ist. Diese
Festlegung erfolgte mit dem Urknall und ändert sich danach
nicht mehr. Sodaß Tilos Erklärung nicht ganz richtig ist,…
Ich habe nur gesagt, dass die beiden Energiearten grundsätzlich entgegengesetzt wirken.
Gäbe es keine Dunkle Energie, so würde die Expansion abgebremst und irgendwann umgekehrt. Aufgrund der Dunklen Energie ist das aber nicht der Fall. Diese wirkt der Abbremsung entgegen und führt sogar zu einer beschleunigten Expansion.
Gruß
Tilo
Dagegen krümmt Dunkle Energie den Raum negativ, gravitativ abstoßend, d.h. diese Energie ist bestrebt den Raum zu expandieren.
Hallo Tilo, das meinte ich mit nicht ganz richtig. Alle Energie krümmt positiv. Dunkle Energie wirkt expandierend durch ihren negativen Druck. Gruß, eck.
Gäbe es keine Dunkle Energie, so würde die Expansion abgebremst und irgendwann umgekehrt.
Ohne Dunkle Energie läge Omega_null bei nur 27% der erforderlichen Dichte, den Raum abzuschließen. Die Hubblezahl ginge asymptotisch gegen einen endlichen Grenzwert. Der Raum würde danach mit dieser Zahl endlos weiter expandieren. Gruß, eck.
Alle Energie krümmt positiv. Dunkle Energie wirkt :expandierend durch ihren negativen Druck. Gruß, eck.
Ok, jetzt wirds kompliziert. Positive Krümmung und negativer Druck passt für mich nicht zusammen.
Erstmal, mit Druck meinst Du den Druck auf den Raum sich auszudehnen bzw. sich zusammenzuziehen, richtig?
Krümmung ist ein Maß für die Gravitation bzw. ist das selbe. Wenn ich mir einen Teil des Raumes als ein 3-dim. Koordinatensystem vorstelle, dann bewirkt eine punktförmige Masse eine Verdichtung der Raumkoordinaten hin zum Zentrum. Das ist dann positive Krümmung bzw. Gravitation bzw. positiver Druck auf den Raum, sprich das Bestreben zur Kontraktion.
Wie sehen Deiner Meinung nach die Raumkoordinaten bei einem gedachten Klumpen DE aus (nur mal als Gedankenspiel, natürlich gibt es keine Klumpen DE)? Wieder in einem abgegrenzten Raumteil, punktförmige DE.
Also bezüglich:
Gravitation - meiner Meinung wäre sie abstoßend, also Antigravitation.
und bezüglich:
Raumkoordinaten - meiner Meinung dünnen sie umso mehr aus je näher sie sie an der DE liegen. Wenn ich meiner Fantasie mal etwas Freiraum lasse, dann müsste es so aussehen, als ob die Raumkoordinaten von der DE abgestoßen werden.
Deiner Meinung nach sehen die Raumkoordinaten genauso aus wie bei einer Masse. Dabei kann aber keine Expansion entstehen, denn der Raum formiert sich dabei zum Zentrum hin.
Gruß
Tilo
Ohne Dunkle Energie läge Omega_null bei nur 27% der
erforderlichen Dichte, den Raum abzuschließen. Die Hubblezahl
ginge asymptotisch gegen einen endlichen Grenzwert. Der Raum
würde danach mit dieser Zahl endlos weiter expandieren. Gruß,
eck.
Ok, dann reicht die Masse/Strahlung nicht aus um die Expansion umzukehren. Das ist aber keine prinzipielle Sache, sondern eine quantitative, sprich das hängt von der aktuellen Expansionsgeschwindigkeit und dem Betrag der Gesamtmasse ab. Prinzipiell wirkt Masse/Strahlung der Expansion entgegen.
Gruß
Tilo
http://www.br-online.de/br-alpha/alpha-centauri/alph…
Hallo Xchris, vielleicht hilft Harald Lesch weiter. eck.