Maailmankaikkeuden laajeneminen eilen vai tänään

[Potnapekka]

Olen ihmetellyt seuraavaa ristiriitaa.

Maailmankaikkeuden sanotaan laajenevan ja laajenemisen kiihtyvän. Tämä on kai saatu selville säteilyn doppler-siirtymän avulla.
Toisaalta sanotaan että ei ole mitään keinoa tietää mitä etäällä olevassa kohteessa tapahtuu juuri nyt vaan että näemme sen mitä siellä tapahtui säteilyn lähtöhetkellä.

Eikö tuolla perusteella voisi väittää että kaukana olevat kohteet etääntyivät meistä joskus hyvin kauan sitten hyvin suurella nopeudella ja että meillä ei ole mitään keinoa selvittää miten ne käyttäytyvät juuri nyt?

Itse olen leikitellyt ajatuksella että "Jumala" on painanut maailmankaikkeuden suuren kasettimankan takaisinkelausnappulaa ja että big bang onkin ympärillämme siellä missä kaikki näyttää pakenevan meitä niin suurella nopeudella ettemme koskaan voi saada sieltä informaatiota.

Hauskaa on tyhmänä leikitellä tällaisilla asioilla. Pienenä se oli kiellettyä. Vanhemmat sanoi että järki voi nyrjähtää

Pekka

[mistral]

Eikö tuolla perusteella voisi väittää että kaukana olevat kohteet etääntyivät meistä joskus hyvin kauan sitten hyvin suurella nopeudella ja että meillä ei ole mitään keinoa selvittää miten ne käyttäytyvät juuri nyt?
Pekka

Tietääkseni meillä ei ole 100% varmuutta kuinka kohteet juuri nyt etääntyvät, mutta jos kaikkeus käyttäytyy yllätyksettömästi, niin uskon kyllä nykyisiin tulkintoihin. Jos nyt vain pimeä energia voitaisiin selittää, toisi se lisätodisteita kiihtyvän laajenemisen puolesta.

[marvin]

Olen ihmetellyt seuraavaa ristiriitaa.

Maailmankaikkeuden sanotaan laajenevan ja laajenemisen kiihtyvän. Tämä on kai saatu selville säteilyn doppler-siirtymän avulla.
Toisaalta sanotaan että ei ole mitään keinoa tietää mitä etäällä olevassa kohteessa tapahtuu juuri nyt vaan että näemme sen mitä siellä tapahtui säteilyn lähtöhetkellä.

Eikö tuolla perusteella voisi väittää että kaukana olevat kohteet etääntyivät meistä joskus hyvin kauan sitten hyvin suurella nopeudella ja että meillä ei ole mitään keinoa selvittää miten ne käyttäytyvät juuri nyt?

Kyllä se noin menee. En tosin oikein saa otetta siitä, että mistä ristiriidasta tässä tarkalleen ottaen on kyse?
Kaukana olevat kohteet todellakin näyttävät etääntyneen meistä joskus kauan sitten hyvin suurella nopeudella, koska kauas katsottaessa katsotaan samalla kaukaiseen menneisyyteen. Kaukaisesta menneisyydestä tuleva valon kantama informaatio taasen kertoo vain ja ainoastaan siitä, mitä muinoin tapahtui. Samoin esim. 25 valovuoden päässä meistä oleva ulkoavaruuden asukki - seuratessaan maasta tulevaa tv-lähetystä - tulee siihen tulokseen, että maapallolla eletään vuotta -85 , ja jostain syystä kaikilla vaikuttaa olevan typerä tukkamuoti :) Maapallon nykytilasta ko. alienilla ei ole tuon taivaallista tietoa...

EDIT:
Eikun joo, nyt taisin tajuta sen ristiriidan. Eli tarkoititko sitä, että miten voidaan tietää maailmankaikkeuden laajenevan kiihtyvällä nopeudella juuri NYT, kun siitä kertova informaatio on peräisin kaukaisesta menneisyydestä?

Jos siitä on kysymys, niin nythän on niin, että kohteista on vähintäänkin kahdenlaista informaatiota; etäisyys ja punasiirtymä.
Supernovien (ennenkaikkea tyypin Ia supernovien, eli nk. "standardikynttilöiden") avulla on saatu etäisyydet määriteltyä hyvin monelle galaksille. Eli kun galaksissa havaitaan tyyppiä Ia tapahtuva supernovaräjähdys, saadaan sen etäisyys mitattua supernovan näennäisen kirkkauden avulla. Sitten kun mitataan punasiirtymä, niin saadaan ko. galaksin etääntymisnopeus.

Tällä tavalla on siis saatu eri etäisyyksillä olevien galaksien nopeuksia kartoitettua. Mittaamalla eri etäisyyksillä (eli siis myös eri universumin historian aikoina) olevien galaksien nopeuksia, havaittiin, että muinaisessa menneisyydessä galaksit erkanivat toisistaan hyvin nopeasti, mutta liike hidastui sittemmin keskinäisen gravitaation vaikutuksesta. Kuitenkin n. 5 miljardia vuotta sitten liike alkoikin kiihtyä uudelleen. Eli tieto universumin laajenemisen käyttäytymisestä - ensin hidastuvasta ja sittemmin kiihtyvästä - ei ole peräisin vain muinaisesta menneisyydestä, vaan universumin historian eri aikakausilta, menneisyydestä aina nykypäivään saakka.  

Yo. selostus ei muuten ole aivan täsmällinen. Varsinkin termi "etäisyys" on jossakin määrin epätarkka. Etäisyyden sijaan pitäisi käyttää ilmaisua "look-back time". Ja galaksien nopeus ei ole galaksien liikettä olemassa olevan avaruuden halki, vaan avaruuden laajenemista galaksien välillä...

Laitetaanpa tähän linkki videoluentoihin. Tuolta löytyy lontoon kielellä jotakuinkin 50 tuntia videota aiheesta astronomia ja kosmologia. Luennoitsijana maailmankuulu Alex Filippenko, joka mm. oli mukana molemmissa ryhmissä jotka havaitsivat universumin kiihtyvän laajenemisen. Hän osaa (yllätys yllätys) kertoa asiasta huomattavasti selkeämmin kuin minä :)

http://webcast.berkeley.edu/course_details.php?seriesid=1906978460

[Potnapekka]

Ok! Nyt luulen ymmärtäväni. Ei olekaan niin että kohteiden etääntymisnopeus ei kiihdykään mitä kauemmas menneisyyteen katsotaan vaan kiihtyvyys on pienentynyt kunnes 5 miljardia vuotta sitten se on alkanut taas kasvaa.

Kiitos!

Pekka

[marvin]

Ok! Nyt luulen ymmärtäväni. Ei olekaan niin että kohteiden etääntymisnopeus ei kiihdykään mitä kauemmas menneisyyteen katsotaan vaan kiihtyvyys on pienentynyt kunnes 5 miljardia vuotta sitten se on alkanut taas kasvaa.

Kiitos!

Pekka

Tämä on vähän sellainen aihe, että tässä menee itse kullakin ajatukset välillä solmuun :)

Nykyisen käsityksen mukaan universumi on laajentunut koko olemassaoloaikansa. Alussa laajeneminen oli hyvinkin nopeaa, ja ihan alussa inflaatioteorioiden mukaan lyhyen aikaa jopa ekspotentiaalista, mutta ei sotketa niitä teorioita nyt tähän - tämä kun on tarpeeksi monimutkaista ilman niitäkin 

Eli ensimmäiset galaksit erkanivat toisistaan kohtuu rivakasti universumin laajenemisen vuoksi, mutta (kuten jo tuli sanottua) universumin laajenemisnopeus ajan kuluessa hidastui koko ajan gravitaation vaikutuksesta. Tähän väliin sitten tarkennus : Laajeneminen ei kuitenkaan koskaan pysähtynyt - tyhjä avaruus galaksijoukkojen välillä kasvoi edelleen koko ajan suuremmaksi, mutta hitaammin kuin menneisyydessä, kunnes viitisen miljardia vuotta sitten universumin laajenemisnopeus muuttui hidastuvasta kiihtyväksi jostakin toistaiseksi tuntemattomasta syystä. Laajenemisnopeus on siis aina ollut positiivinen.

Tästä kaikesta seuraa se, että kaukaisimmat galaksit näyttävät (alun laanetumisnopeuden hidastumisesta huolimatta) erkanevan meistä poispäin sitä suuremmalla nopeudella, mitä kauemmaksi katsotaan - koska mitä kauemmaksi katsotaan, niin sitä enemmän avaruutta meidän ja katsomamme kohteen välillä on, ja jokainen osa siitä avaruudesta on aikojen saatossa aina laajentunut - vaikka toisinaan ei niin nopeasti - mutta laajentunut kuitenkin.

Tällä hetkellä kun universumin laajeneminen sen kuin vain kiihtyy, niin nythän ne kaukaisimmat galaksit vasta lujaa menevätkin karkuun - tai voihan sen asian ajatella olevan tietysti niinkin päin, että me pakenemme heitä :)

[Potnapekka]

Joo, ei nopeuden etumerkki vaihtunut vaan kiihtyvyyden.

Pekka

[marvin]

Joo, ei nopeuden etumerkki vaihtunut vaan kiihtyvyyden.

Pekka

Tai tarkemmin sanottuna, ei kiihtyvyydenkään etumerkki vaihtunut - positiivinen sekin on ollut kautta aikojen - mutta tiedän kyllä mitä tarkoitit  . Yllä olevassa linkissä mainitsemani herra Alex Filippenko joskus sanoi oppilailleen, että älkää kuunnelko mitä minä sanon, vaan ymmärtäkää mitä minä tarkoitan  

Tästä tulikin mieleeni vanhat opiskelumuistot, kun matematiikan tunnilla säädettiin derivointia ja integrointia. Ensin oli nopeus. Sitten oli kiihtyvyys. Kiihtyvyys oli nopeuden derivaatta ja kiihtyvyyden muutos oli taas sen derivaatan derivaatta. Luoja että meinasi pää hajota niita laskiessa ja miettiessä  

Tuota taustaa vasten on jokseenkin ihmeellistä, että fysiikka (tai matematiikka) jaksaa henk. koht. nykyään edes kiinnostaa   Ei vaiskaan - kyllä se vaan jaksaa kiinnostaa!
Itse asiassa enemmän kuin koskaan. Se vaan kesti aikansa tajuta koulumaailmasta päästyä, että siinähän ollaan itse asiassa hyvinkin syvällisten kysymysten äärellä - varsinkin kun puhutaan astrofysiikasta ja kosmologiasta  

[Potnapekka]

??????

Tarkoitatko että ainoastaan kiihtyvyyden derivaatan etumerkki vaihtui?

Pekka

[marvin]

Nyt olen tainnut tulla puhuneeksi puuta heinää. 
Vedän sanani takaisin. Olet tottakai oikeassa sanoessasi, että laajenemisnopeuden etumerkki ei vaihtunut vaan kiihtyvyyden etumerkki vaihtui negatiivisesta positiiviseksi.

Mtä ihmettä mahdoin aiemmin ajatella  Kosminen sädekö synapsiini osui 

[Zimba]

Palataampa aiheeseen uudestaan.
4-maailma kanavalta tulee hyviä juttuja avaruudesta, uusimmat tosin n. 3-vuotta vanhoja.
Kertausta:
Galaksien etääntymisvauhtia ei tarkasti pystytä mittaamaan nykyisillä laitteilla.
Punasiirtymä mittaus kyllä todistaa, että galaksit etääntyvät meidän galaksista.

Kaikki tutkijat ( kosmologit ) selittävät kuinka jokin galaksi etääntyy meistä jollakin nopeudella ja kaksi kertaa kauempana oleva etääntyy meistä kaksi kertaa nopeammin jne.
Mutta tämähän ei todista, että etääntyminen olisi kiihtyvää, se voisi olla myöskin hidastuvaa. Punasiirtymämittaus näyttää punaista silloinkin. Kysymyksessä on ns. kuminauha tai pullataikina ilmiö.
Tässä on oikeastaan kysymys maailman kaikkeuden tulevaisuudesta, häviääkö kaikki galaksit ja tähdet joskus näkymättömiin ja lopulta tähdet ja planeetat repeytyvät atomeiksi.

Empä tosin ole nähnyt tutkimustuloksia ko. aiheesta, mutta tulipahan mieleen. 

Vertaus:
Jos auto ajaa ohitsesi nopeudella 100 km/h , ja sen nopeus on 10-km päässä vain 99 km/h, silloin nopeus on hidastuvaa, mutta jos sen nopeus on 10-km päässä 101 km/h silloin nopeus onkin kiihtyvää.
Punasiirtymä mittaus näyttää auton etääntyvän, mutta ei sitä onko se kiihtyvää vai hidastuvaa.

Ei avaruus mihinkään laajene, kyllä se ulottuu äärettömyyksiin. Meidän näkyvä tai tuntema maailmankaikkeus vaan laajenee.

Mihin asti avaruuteen voidaan nähdä maksimissaan ?
Olen tullut siihen tulokseen, että jos teleskoopin edessä on aina vaan galakseja näkökentän edessä, yhtään rakoa ei löydy mistään galaksien välistä, silloin ei voi nähdä pitemmälle, ei niin millään teleskoopilla. Onkohan kosmologit pohtineet kyseistä ongelmaa.
Kuten sumuisena päivänä, sumuhärmä peittää kaiken ympärillä olevan näkyvyyden, ja jokainen sumupiste on kuviteltu galaksi, ja niitä riittää äärettömyyksiin.
Siinäpä meidän maailmankaikkeus.     

[jussi_k_kojootti]

Mutta tämähän ei todista, että etääntyminen olisi kiihtyvää, se voisi olla myöskin hidastuvaa.

Ei niin, kiihtyvä laajeneminen on 100 vuotta tuoreempi havainto (tai havaintojen tulkinta) kaukaisista supernovista.

Mihin asti avaruuteen voidaan nähdä maksimissaan ?

Sinne mistä valo on ehtinyt matkata havaitsijalle.  Tällä hetkellä vähän vajaan 50mrd valovuoden päähän; luvussa on huomioitu kosmoksen laajeneminen.

Olen tullut siihen tulokseen, että jos teleskoopin edessä on aina vaan galakseja näkökentän edessä, yhtään rakoa ei löydy mistään galaksien välistä, silloin ei voi nähdä pitemmälle, ei niin millään teleskoopilla.

Paitsi esimerkiksi neutriino- ja painovoima-aalto-"teleskoopeilla" :-).  Ja johan me nytkin katsellaan käytännöllisen tiiliseinän läpi Linnunradan keskustaan infrapunavalossa (jonka läpäisykyvyllä on kuitenkin rajansa).  Galaksit eivät myöskään näytä täyttävän koko taivasta -- ainakaan sen pallon sisällä, josta valoa on ehtinyt tulla.

Onkohan kosmologit pohtineet kyseistä ongelmaa.

Tottahan toki.  Tsekkaa myös Olbersin paradoksi.  Linkit englantia.

[mistral]

Maailmankaikkeuden laajenemisesta on sanottu että aika-avaruus laajenee ja lopulta vielä valoa nopeammin.

Jos aika-avaruutta pidetään, siis sitä itseään, laajenevana, pitää se sisällään ajatuksen että materia on kiinnitetty siihen jollain mekanismilla. Ja pimeä energia tarvitaan materian "hinaamiseen" tai oikeastaan kiihdyttämiseen kun a-a laajenee. Jos mekanismin ajattelee naivisti hinausvaijereiksi joita avaruus olisi täynnä, voidaan kysyä missä vaijerien "hinaaja" on. Tai jos vaijerit vaihdetaan työnnöksi, miten se tapahtuu? Miten avaruus voi työntää painavia kappaleita?

[Eusa]

Jos aika-avaruutta pidetään, siis sitä itseään, laajenevana, pitää se sisällään ajatuksen että materia on kiinnitetty siihen jollain mekanismilla. Ja pimeä energia tarvitaan materian "hinaamiseen" tai oikeastaan kiihdyttämiseen kun a-a laajenee. Jos mekanismin ajattelee naivisti hinausvaijereiksi joita avaruus olisi täynnä, voidaan kysyä missä vaijerien "hinaaja" on. Tai jos vaijerit vaihdetaan työnnöksi, miten se tapahtuu? Miten avaruus voi työntää painavia kappaleita?

Valmista vastausta ei ole kellään. Itse olen tutkimassa, olisiko säteilymekanismilla mahdollista laajentaa avaruutta. Ideassa piilee mahdollisuus, että pimeä aine puolestaan selittyisi liian keveiksi arvioiduilla ainekeskittymillä, kun tiheä sm- ja neutriinosäteily hidastaa tilamekanismilla kiertoratoja...