das Alter des Universums

[Ipsissimus]

das Alter des Universums wird derzeit bei ungefähr 13,5 Milliarden Jahren seit Urknall angesetzt. Als Begründung dafür wird normalerweise angeführt, dass die am weitesten entfernten sichtbaren Galaxien und Quasare ungefähr 13,5 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt sind.

Ich frage mich daher, was die Reichweite unserer Teleskope mit dem Alter des Universums zu tun hat. Das Universum war ja zu Zeiten von Galilei auch nicht erst nur 10000 Jahre alt, weil man damals halt nur vielleicht 10000 LJ weit hinausschauen konnte, und es hat sich nicht mit jeder Ausweitung unserer Sichtweite inflationär vergrößert. Wieso kommt man also darauf, dass heute mit den 13,5 Mrd Jahren die Grenze erreicht sei? Schon die nächste Teleskopgeneration macht dann das Universum plötzlich 20 oder mehr Mrd Jahre alt

[blobbfish]

Ich kann mich nicht mehr so genau an meine Schulzeit erinnern, wir haben da sowas auch mal grob besprochen. In Wahrheit war das irgendwie relativ deutlich komplizierter und man nahm nicht irgendwelches Licht. Ach, frag Traitor, bzw. warte auf den. Oder Nori, das ist ja so ein Astro-Spinner.

[Noriko]

Wenn das Universum gleichförmig sich ausdehnen würde (was es nicht tut) wäre das Weltalter das Inverse der Hubblekonstante, auch Hubblezeit genannt.
Dieses ist 13,7mrd Jahre.
Sie beschreibt das Alter den Beobachtbaren Universums, modulo dunkle energie und dunle materie. aufgrund der Kosmologischen parameter ist man bei momentan 13,3mrd jahre Beobachtbaren universums.

Darüberhinaus kennt man den Kosmischen Mikrowellen Hintergrund. Der theorie nach ist dieser Hitergrund die reststrahlung die sich nciht mehr verändert hat nach ca 300k jahren anchd em uhrknall. Daraus konnte man berechnen welche Wellenlänge es haben sollte und mit den gemessenen Werten die Rotverscheibung berechnen. Nun ist die Rotverschiebung auf Kosmologischen Skalen eine der Entfernung ungefähr proportionalen Größe.
Damit ergibt sich für den CMB eine "entfernung" und damit ein Alter, bzw ein Zeitpunkt wann die da hinten losgeeiert sind.
Meine flotte rechnung ergibt hierfür 4399919 MPc=14343735,8065 MLy = 14,3 Tly

der Urknall ist demnach ne ganze ecke länger her als man bis heute beobachten kann

edit: leider habe ich herausgefunden das die näherung nicht auf solchen skalen gilt, also der wert gelinde gesagt blödsinn ist.

[Ipsissimus]

Nori, du formulierst den Einwand aber schon mit. Dies alles betrifft das beobachtbare Universum, und dieses "beobachtbare" hat sich seit Beginn der Himmelserforschung drastisch ausgeweitet. Was ist, wenn plötzlich Bilder aus 20, 30, 40 Mrd Lichtjahren Entfernung möglich sind?

[Noriko]

Wenn man solche bilder findet dann ist das universum entweder so alt oder eine teorie stimmt nicht

Die beste Abschätzung für das tatsächliche alter kommt ja uch garnicht aus den ultraweit entfernten Galaxien sonern ahlt aus dem Mikrowellenhintergrund CMB). Man hat eine Sehr gute theorie wo der herommt und wie er entstanden ist, und daher eine Rotverschiebung, deren wert z=1089 ist.
Daraus kann man mit komplizierten integralen über den Skalenfaktor a die Entfernung, bzw das Alter der Photonen ausrechnen die aus dem CMB sind.
Das ann ich leider aber auf die Schnelle nicht ausrechnen.

der CMB ist aufgrund seiner Größe (er nimmt den agzen himmel ein logischerweise) nciht den üblichen beschränkungen der optischen Astronomie unterworfen, und deswegen beriets jetzt extrem gut zu vermessen.

Dahinter können wir niemals schauen, da ist der hintergrund halt im weg.

[Traitor]

Die wesentlichen Punkte hat Noriko schon genannt, ich fasse nochmal zusammen und spezifiziere stellenweise:

Das "beobachtbare Universum" ist viel allgemeiner als das "beobachtete Universum", wie ich die von zu einem Zeitpunkt vorhandenen menschlichen Teleskopen erreichten Gebiete mal nennen will, an die du denkst. Das beobachtbare Universum ist das gesamte Raumgebiet, das mit uns seit Beginn des Universums in kausalem Kontakt stand, das heißt, von dem aus uns Licht, Informationen und Kräfte erreichen konnten. Es ist also allein vom derzeitigen Alter des Universums bestimmt und in keinster Weise durch jede je vorstellbare Teleskoptechnologie ausweitbar. (Es sei denn, alles, was wir bisher wissen, ist falsch.)

Und durch die endliche Lichtgeschwindigkeit gibt es eben den berühmten Effekt, dass wir Gebiete umso weiter in der Vergangenheit sehen, je weiter wir blicken. Die 10 Milliarden Lichtjahre entfernten Objekte sehen wir eben in ihrem Zustand vor 10 Milliarden Jahren. Den Rand des beobachtbaren Universums also im Moment des Urknalls.

Wobei hier eine Feinheit auftritt - das tatsächlich über elektromagnetische Strahlung einsehbare Universum ist ein bisschen kleiner als das kausal relevante Universum, da die Anfangsphase so heiß war, dass Strahlung sich nicht frei ausbreiten konnte. Das ging erst nach 300.000 Jahren, diesen Moment markiert der Kosmische Mikrowellenhintergrund (CMB). Diese Jahre fehlen uns also in den Beobachtungen zum Alter des Universums, können aus kern- und atomphysikalischen Modellen aber sehr genau bestimmt werden, und vielleicht in Zukunft mit Gravitationswellenbeobachtungen.

Der CMB ist also das älteste und weitentfernteste, was wir sehen können. Tatsächlich kommen wir aber auch mit konventionellen Beobachtungen inzwischen schon sehr weit daran. Nach dem CMB erwarten wir aus dem kosmologischen Standardmodell einige hundert Millionen Jahre lang Langeweile; abkühlendes, allmählich verklumpendes Gas, aber noch keine starken Strahlenquellen wie Sterne und Galaxien. Dann irgendwann bilden sich diese endlich und wir könnten sie prinzipiell beobachten. In den letzten Jahren sind die Rekorde für die weitentferntesten Objekte immer wieder übertroffen worden, derzeit glaubt man sich schon ziemlich nahe an der Grenze der ersten überhaupt. Aber zwischen diesen und dem CMB gibt es dann nichts mehr.