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| Autor |
  Dunkle Energie und flaches Universum |
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hanscastorp
Neu 
Dabei seit: 27.01.2017
Mitteilungen: 3
 |  Themenstart: 2017-01-27
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Guten Tag
Ich habe eine einführende Vorlesung zur Astrophysik besucht. Wir beschäftigten uns auch ein bisschen mit der Geometrie des Universums. Es wurde gezeigt, dass das Universum entweder flach (euklidisch), in sich geschlossen (sphärisch) oder offen (hyperbolisch) sein muss (aus dem kosmologischen Prinzip). Eine kritische Dichte ρ wurde hergeleitet, so dass das Universum geschlossen ist, falls es sie überschreitet. Im sphärischen Falle würde das Universum irgendwann wieder in sich zusammenstürzen, im hyperbolischen Falle würde es sich unendlich ausdehnen und im flachen Falle würde es asymptotisch abbremsen.
Wir haben aber gesehen, dass im Universum (normale und dunkle Materie) nur etwa 0,3･ρ an Materie vorhanden ist, das heisst, das Universum müsste eigentlich offen sein.
Messungen an der kosmischen Hintergrundstrahlung ergeben aber, dass das Universum flach ist. Dies wird mit dunkler Energie erklärt. (Stimmt das?)
Wie kann das aber sein? Dunkle Energie führt doch zu einer beschleunigten Ausdehnung des Universums und somit müsste das Universum doch erst recht offen d.h. hyperbolisch sein.
Ich bedanke mich schon im voraus für Aufklärung.
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Ueli
Senior 
Dabei seit: 29.11.2003
Mitteilungen: 1493
Wohnort: Schweiz
 |  Beitrag No.1, eingetragen 2017-01-31
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Hallo hanscastorp,
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Die letzten Details kenne ich auch nicht, aber fangen wir mal mit der Bewegungsgleichung des Universums an:
R^**=-(4*\pi*G)/(3*c^2)*(\rho+3*p)*R
wobei \rho die Materiedichte bzw. Energiedichte ist und p der Druck.
Der Druck mag etwas seltsam erscheinen, ist aber auch \(simpel ausgedrückt multipliziert mit dem Volumen\) eine Form von Energie.
Flach ist das Universum, wie du sagst, wenn es asymtotisch abbremst. Dann ist die Summe aus kinetischer und potentieller Energie exakt Null.
Das negative Vorzeichen bedeutet, dass sich das Universum in seiner Ausdehnung abbremst.
Die dunkle Energie nun muss das Vorzeichen der Bewegungsgleichung umkehren um die Ausdehnung zu beschleunigen. Gleichzeitig muss sie noch 70% zur Masse beitragen. Nun soll die Energiedichte der dunklen Energie gleich gross sein, wie der negative Druck, den sie hat, also p_E=-\rho_E. Damit erhält man (da der Druck dreifach zählt):
R^**=2*(4*\pi*G)/(3*c^2)*\rho_E*R
Wie du siehst ist hier nicht die Materie mit ihrer Energiedichte entscheidend wie bei der kleinräumigen Gravitation, sondern der negative Druck der dunklen Energie.
Gruss Ueli
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hanscastorp
Neu
Dabei seit: 27.01.2017
Mitteilungen: 3
| Beitrag No.2, vom Themenstarter, eingetragen 2017-01-31
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Hallo Ueli,
Danke für die Antwort!
Das heisst die dunkle Energie vergrössert zwar die Masse im Universum, hat aber einen negativen Druck, der sich stärker auf die Geometrie des Universums auswirkt und es somit wieder flach werden lässt? Wie kommt denn ein solcher Druck zustande? Besitzt normale Materie auch einen solchen?
Gruss hanscastorp
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