Materieuniversum als 2-dimensionale Kugelspähre

[Timm]

Zitat von Ich

Das nennt sich "coincidence problem", siehe hier.

Gut zu wissen.

[sirius]

Zitat von Ich

..
Das nennt sich "coincidence problem", siehe hier.
…

Danke für den Link.

“Big Slurp” kannte ich noch nicht

[Geku]

Zitat von Ich

Ja.
Das nennt sich "coincidence problem", siehe hier

Danke für den Link!

Es gibt einen starken Konsens unter Kosmologen dass die Form des Universums gilt als "flach" (Parallelleitungen bleiben parallel) und wird sich für immer weiter ausbauen.[2][3]

Wie kommt dieser Konsens zustande?

Jeder Stern und Planet krümmt doch den Raum. https://www.sueddeutsche.de/wissen/e...gton-1.4465884

So wird der Raum mit jedem Stern ein Stück weiter gekrümmt. Das führt dazu das sich sogar Gravitationslinsen https://de.m.wikipedia.org/wiki/Grav...nslinseneffekt bilden, Lichtstrahlen laufen dann nicht mehr parallel.

Kann man dann noch davon sprechen, dass der Raum flach ist? Die Anwesenheit von Materie und Energie krümmt doch den Raum?

[Ich]

Zitat von Geku

Kann man dann noch davon sprechen, dass der Raum flach ist? Die Anwesenheit von Materie und Energie krümmt doch den Raum?

Richtig. Und ein expandierendes Koordinatensystem krümmt den Raum negativ. Die "kritische Dichte" ist genau dann erreicht, wenn beide Krümmungen sich gegenseitig aufheben und der Raum somit flach ist.
Ohne dunkle Energie wäre die kritische Dichte genau die, bei der sich kinetische und potentielle Energie die Waage halten, das Universum also gerade so nicht wieder kollabiert. Wie beim Parabelwurf, der zwischen Ellipse und Hyperbel liegt.

[Geku]

Zitat von Ich

Richtig. Und ein expandierendes Koordinatensystem krümmt den Raum negativ. Die "kritische Dichte" ist genau dann erreicht, wenn beide Krümmungen sich gegenseitig aufheben und der Raum somit flach ist.
Ohne dunkle Energie wäre die kritische Dichte genau die, bei der sich kinetische und potentielle Energie die Waage halten, das Universum also gerade so nicht wieder kollabiert. Wie beim Parabelwurf, der zwischen Ellipse und Hyperbel liegt.

Mit der dunklen Energie behält die Expansion die Oberhand. Wenn die Materie den Raum positiv krümmt, krümmt dann dunkle Energie den Raum negativ?

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Dunkle_Energie

Wenn das Universum "flach" ist, wie kann es dann aus dem Urknall hervor gegangen sein?
Es müsste sich doch nach dem Urknall kugelförmig (mit 3d-Kugeloberfläche) um den Urknall ausgedehnen, wobei die Krümmung mit der Zeit abnimmt und nach unendlicher Zeit flach wird.

Kann ein ein "flaches" Universum überhaupt geschlossen sein (unbegrenzt aber endlich)?

[Geku]

Wie kann man die "Flachheit" des Universums beweisen?

Die "Flachheit" kennzeichnet sich dadurch aus, dass die Summe aller Winkel in einem Dreieck 180° ergeben muss. Das muss auch für sehr große Distanzen gelten.

Drei Galaxien bilden ein Dreieck. Eine davon ist unsere. Man kann die Distanz zu den anderen beiden Galaxien und den Winkel zwischen diesen messen.

https://www.spektrum.de/frage/entfer...ns%20berechnet.

Aber für den Beweis fehlt eine vierte Größe (z.B. die Entfernung zwischen den beiden anderen Galaxien).

[Ich]

Über den ersten Peak im CMB und andere Beobachtungen. Es geht um "akustische Oszillationen", die eine charakteristische Längenskala haben.

[Geku]

Es ist die Kombination von Messungen des CMB-Spektrums, der Baryonische Akustische Oszillationen (BAO) durch die Verteilung der Materie und Supernovae vom Typ Ia (Standardkerzen), die auf ein "flaches" Universium schließen lassen.

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Hintergrundstrahlung

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Bary...he_Oszillation

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Supernova_vom_Typ_Ia

[Timm]

Zitat von Geku

Wenn das Universum "flach" ist, wie kann es dann aus dem Urknall hervor gegangen sein?

Nahezu flach wurde es durch die Inflation. "Nahezu" weil die Aufblähung durch die Inflation zwar riesig aber endlich ist.
Wenn das Universum euklidische Geometrie hat, also perfekt flach ist, muss es das schon vor der Inflation gewesen sein.

Zitat von Geku

Es müsste sich doch nach dem Urknall kugelförmig (mit 3d-Kugeloberfläche) um den Urknall ausgedehnen, wobei die Krümmung mit der Zeit abnimmt und nach unendlicher Zeit flach wird.

Das Universum dehnt sich nicht um den Urknall aus. Das Universum sieht überall gleich aus, auch zum Zeitpunkt des Urknalls.

Zitat von Geku

Kann ein ein "flaches" Universum überhaupt geschlossen sein (unbegrenzt aber endlich)?

Ja, falls die Topologie ein Torus ist.

Zitat von Geku

Die "Flachheit" kennzeichnet sich dadurch aus, dass die Summe aller Winkel in einem Dreieck 180° ergeben muss. Das muss auch für sehr große Distanzen gelten.

Ja. Den ersten Peak des CMB, s. Ich's Beitrag, sehen wir unter dem Winkel 1°. Die Winkelsumme liegt bei 180°.

[Geku]

Zitat von Timm

Nahezu flach wurde es durch die Inflation. "Nahezu" weil die Aufblähung durch die Inflation zwar riesig aber endlich ist.
Wenn das Universum euklidische Geometrie hat, also perfekt flach ist, muss es das schon vor der Inflation gewesen sein

In vielen Gegenden empfinden wir die Erdoberfläche auch als nahezu flach. Die Summe der Winkel eines am Erdboden liegenden Dreiecks ergibt 180° und lange Zeit glaubte man sogar die Erde sei eine Scheibe. Die Krümmung lässt sich nur auf große Distanzen wahrnehmen. https://de.m.wikipedia.org/wiki/Eratosthenes

Ähnlich ergeht es uns mit dem Universum. Auch hier sind wir zu klein um ein Gefühl für die Krümmung des Raumes zu bekommen. Es bedarf eines weiteren Eratostenes.

Wenn der Radius des Universums (bei einem Torus müssten es zwei sein) 13,8 Milliarden Lichtjahre beträgt, dann wäre der Abstand Erde-Mond (384.400km) eine 4,7 x 10E-19 Teil des Umfanges dieser vierdimensionalen Sphäre. Die Raumkrümmung ist in diesem Bereich viel zu klein um jemals gemessen oder gar wahrgenommen zu werden.

Zitat von Timm

Das Universum dehnt sich nicht um den Urknall aus. Das Universum sieht überall gleich aus, auch zum Zeitpunkt des Urknalls

Wenn man den Urknall als Explosion betrachtet, dann dehnen sich der Knall und die Trümmer sphärisch aus. Der Knall sogar mit Schallgeschwindigkeit. Die Intensität des Knalls und die Dichte der Trümmer nehmen mit dem Quadrat der Entfernung ab.
Die Oberfläche einer Sphäre weist, sowie das Trümmerfeld und der Schall, die größte Symmetrie auf.
Nur spielt sich diese Exposion im dreidimensionalen Raum ab. Das Trümmer befinden sich auf einer annähernd zweidimensionalen Schale, deren Radius eine Raumkoordinate ist und derene Wert von der Zeit abhängig ist.

Mit "das Universum dehnt sich um den Urknall aus", meinte ich, dass die Ausdehung einer "Explosion" in einem vierdimensonalen Raum gleicht. Der Radius ist die Zeit, die dreidimensionale Oberfläche der Sphäre, der gegenwärtige Raum. Innerhalb der Sphäre befindet sich die Vergangenheit mit dem Urknall im Ursprung.

Ist doch ein schönes Modell? Ob es stimmt eine andere Frage.

Zitat von Timm

Ja, falls die Topologie ein Torus ist

Zusammengefasst, was spricht gegen die Sphäre und für den Torus?

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Toru...0oder%20Donuts vs. https://de.m.wikipedia.org/wiki/Sph%C3%A4re

Nach Ockhams Rasiermesser müsste man der Sphäre einen Vorzug gegenüber dem Torus geben. Die Topologie des Torus ist komplexer als die der Sphäre. Zur Definition einer Sphäre bedarf es nur eines Parameters, dem Radius.

Die Sphäre weist deshalb gegenüber dem Torus eine größere Symetrie auf. Die Stärke der Krümmung ist beim Torus von der Raumachse abhängig.

https://www.scinexx.de/dossierartike...t-symmetrisch/

Sterne und Planeten besitzen eine sphärische Form. Warum sollte das Universum eine Ausnahme machen?