Das ist eine gute Frage, die nicht so einfach zu beantworten ist. Die Hubble-Konstante ist die Rate, mit der sich das Universum ausdehnt, und sie hängt von der Zeit ab. Sie ist heute nicht gleich wie vor 13,5 Milliarden Jahren.
Um die Hubble-Konstante vor 13,5 Milliarden Jahren zu berechnen, müssen wir wissen, wie sich das Universum seitdem verändert hat. Das hängt von der Zusammensetzung des Universums ab, wie viel normale Materie, Dunkle Materie und Dunkle Energie es enthält. Diese Faktoren bestimmen, wie schnell sich das Universum beschleunigt oder verlangsamt.
Es gibt verschiedene Modelle, die versuchen, diese Faktoren zu beschreiben und die Expansionsgeschichte des Universums zu rekonstruieren. Eines der gängigsten Modelle ist das Lambda-CDM-Modell, das das Standardmodell der Kosmologie ist. Dieses Modell verwendet eine mathematische Funktion, die den Skalenfaktor angibt. Der Skalenfaktor ist ein Maß dafür, wie groß das Universum zu einem bestimmten Zeitpunkt ist.
Mit dem Skalenfaktor können wir die Hubble-Konstante zu einem bestimmten Zeitpunkt berechnen, indem wir seine zeitliche Ableitung nehmen. Das heißt, wir müssen wissen, wie schnell sich der Skalenfaktor ändert. Das ist aber nicht so einfach, weil wir die genauen Werte der Parameter des Modells nicht kennen. Wir müssen sie aus verschiedenen Beobachtungen schätzen.
Eine Möglichkeit ist, die Hubble-Konstante heute zu messen und dann rückwärts zu rechnen, wie sie sich früher verhalten hat. Das kann man zum Beispiel mit dem Weltraumteleskop Hubble oder dem Weltraumteleskop James Webb machen. Diese Teleskope können die Entfernungen und Geschwindigkeiten von weit entfernten Galaxien messen und daraus die Hubble-Konstante bestimmen.
Eine andere Möglichkeit ist, die Hubble-Konstante im frühen Universum zu messen und dann vorwärts zu rechnen, wie sie sich später verhalten hat. Das kann man zum Beispiel mit dem Weltraumteleskop Planck oder dem Weltraumteleskop WMAP machen. Diese Teleskope können die Strahlung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds messen und daraus die Hubble-Konstante bestimmen.
Das Problem ist aber, dass diese beiden Methoden nicht übereinstimmen. Sie geben unterschiedliche Werte für die Hubble-Konstante heute und damit auch für die Hubble-Konstante vor 13,5 Milliarden Jahren. Das bedeutet entweder, dass unsere Messungen ungenau sind oder dass unser Modell falsch ist.
Eine mögliche Schätzung für die Hubble-Konstante vor 13,5 Milliarden Jahren basiert auf dem Lambda-CDM-Modell und den Messungen des Weltraumteleskops Planck. Diese Schätzung ergibt einen Wert von etwa 200 km/s/Mpc1. Das bedeutet, dass sich zwei Punkte im Universum, die eine Million Parsec (etwa 3,26 Millionen Lichtjahre) voneinander entfernt waren, mit einer Geschwindigkeit von 200 km/s voneinander entfernt haben.
Das ist aber nur eine Schätzung, die von vielen Annahmen und Unsicherheiten abhängt. Es gibt auch andere Modelle und Messungen, die andere Werte ergeben können. Deshalb ist diese Frage nicht endgültig beantwortet und erfordert weitere Forschung.
C by Johannes Schütte und KI GPT 4
Es ist erstaunlich, dass die Rate von Hubble Ho seinerzeit, also 500 Mio Jahre nach dem Urknall , 1000 km pro Sekunde betrug und nun auf 73 km sackte. Seinerzeit mag das Universum auch viel kleiner gewesen sein und die Dichte der Galaxien und Masse auch kleiner, viel kleiner. Da kam es oft zu Zusammenstössen Nach dem Urknall dehnte sich das Universum mit Überlicht aus. Sozusagen von der Grösse eines Protons auf
die Grösse eines Balles in einer Attosekunde. Das entspricht Überlichtgeschwindigkeit. Das Licht selbst hat eine Geschwindigkeit von 299792,458 km pro Sekunde innerhalb des Vakuums. Und ich meine Vakuum.
#KI #astrophysik #astronomie
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. Wenn wir nur das beobachtbare Universum betrachten, also den Teil, dessen Licht uns heute erreicht hat, dann können wir eine Schätzung machen. Wir müssen dazu wissen, wie schnell sich das Universum ausdehnt und wie sich diese Rate im Laufe der Zeit verändert hat.
Die aktuelle Expansionsrate des Universums wird durch die Hubble-Konstante beschrieben, die etwa 70 km/s/Mpc beträgt1. Das bedeutet, dass sich zwei Punkte im Universum, die eine Million Parsec (etwa 3,26 Millionen Lichtjahre) voneinander entfernt sind, mit einer Geschwindigkeit von 70 km/s voneinander entfernen. Diese Rate ist aber nicht konstant, sondern wird durch die Dichte und Zusammensetzung des Universums beeinflusst. Insbesondere spielt die Dunkle Energie eine wichtige Rolle, die das Universum beschleunigt ausdehnt.
Um die Größe des beobachtbaren Universums vor 13,5 Milliarden Jahren zu berechnen, müssen wir also die Expansionsgeschichte des Universums kennen. Das ist eine komplizierte Aufgabe, die mathematische Modelle und Beobachtungsdaten erfordert. Eine Möglichkeit ist, das sogenannte Lambda-CDM-Modell zu verwenden, das das Standardmodell der Kosmologie ist. Dieses Modell beschreibt das Universum als eine Mischung aus normaler Materie, Dunkler Materie und Dunkler Energie, die jeweils einen bestimmten Anteil an der Gesamtenergie haben.
Mit diesem Modell kann man die sogenannte Skalenfaktor-Funktion berechnen, die angibt, wie sich der Abstand zwischen zwei Punkten im Universum im Laufe der Zeit verändert hat. Diese Funktion hängt von den Parametern des Modells ab, die aus verschiedenen Beobachtungen bestimmt werden können.
Die horizontale Achse zeigt die kosmische Zeit in Milliarden Jahren an, und die vertikale Achse zeigt den Skalenfaktor
a(t) an. Der Skalenfaktor ist heute gleich 1 und war früher kleiner. Das bedeutet, dass das Universum früher kleiner war als heute.
Um nun die Größe des beobachtbaren Universums vor 13,5 Milliarden Jahren zu bestimmen, müssen wir den Skalenfaktor zu diesem Zeitpunkt finden. Dazu müssen wir zuerst wissen, wie alt das Universum heute ist. Das können wir aus der Skalenfaktor-Funktion ablesen: Wenn wir
Das stimmt gut mit dem Alter des Universums überein, das durch andere Methoden gemessen wurde2. Das bedeutet also, dass das Universum heute 13,8 Milliarden Jahre alt ist.
Um nun den Skalenfaktor vor 13,5 Milliarden Jahren zu finden, müssen wir von der heutigen Zeit diese Zeitdifferenz abziehen:
Das bedeutet, dass der Abstand zwischen zwei Punkten im Universum vor 13,5 Milliarden Jahren etwa 6% des heutigen Abstands war. Das heißt, das Universum war damals um den Faktor 16,7 kleiner als heute.
Das Universum war also seinerzeit 16,7 x kleiner wie heute, also 300 Mio. nach dem Urknall. Und hatte einen Durchmesser von 5,6 Mrd. Lichtjahre, was schon erheblich ist, zumal dann die Überlichtgeschwindigkeit mit ins Spiel kommt.
Wenn wir nun annehmen, dass der Radius des heutigen beobachtbaren Universums etwa 46,5 Milliarden Lichtjahre beträgt, dann können wir den Radius des beobachtbaren Universums vor 13,5 Milliarden Jahren schätzen, indem wir ihn mit dem Skalenfaktor multiplizieren:
Das bedeutet, dass der Durchmesser des beobachtbaren Universums vor 13,5 Milliarden Jahren etwa 5,6 Milliarden Lichtjahre betrug.
Das ist aber nur eine Schätzung, die von vielen Annahmen und Unsicherheiten abhängt. Zum Beispiel haben wir nur das beobachtbare Universum betrachtet, das nicht das ganze Universum ist. Das gesamte Universum könnte unendlich groß sein oder eine andere Form haben, die wir nicht kennen. Außerdem haben wir das Lambda-CDM-Modell verwendet, das möglicherweise nicht das beste Modell für das frühe Universum ist. Es gibt auch andere Modelle, die andere Vorhersagen machen können. Deshalb ist diese Frage nicht endgültig beantwortet und erfordert weitere Forschung.