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Was die Hubble-Gesetz betrifft, wird ein gasförmiges System verwendet, das sich gemäß diesem Gesetz ausdehnt: eine Blase, die von einem Tauchgerät ausgestoßen wird. Wenn sie die Oberfläche erreicht, verringert sich der Druck und diese Blase dehnt sich aus. Ihre Größe ist proportional zum Kehrwert des Drucks. Wenn ein Beobachter auf einer Molekül saß und die anderen beobachtete, müsste er feststellen, dass die Fluchtgeschwindigkeit proportional zur Entfernung ist. Unterwasseraktivitäten haben etwas mit Kosmologie zu tun.
Das Universum wird einem ausdehnenden Gas gleichgesetzt. Doch die zufälligen „eigenen Bewegungen“, die lokalen Turbulenzen entsprechen, führen zu einem „Rauschen“, wenn man die radiale Geschwindigkeit, die einer bestimmten Entfernung d entspricht, messen möchte. Zum Beispiel, als Hubble die radiale Geschwindigkeit der benachbarten Galaxien, wie der Andromeda, die sich auf uns zubewegt, maß, schloss er, dass das Universum sich zusammenzieht. Doch es handelte sich lediglich um ein lokales Phänomen, verursacht durch zufällige Geschwindigkeiten.
In der Luft, die Sie einatmen, haben die Moleküle eine zufällige (thermische) Geschwindigkeit von etwa 400 m/s (beachten Sie, dass sie nahe der Schallgeschwindigkeit liegt).
Ebenso liegen die zufälligen Geschwindigkeiten der Galaxien innerhalb ihrer Haufen zwischen 500 und 1000 km/s. Daher muss man bei der Bewertung der Fluchtgeschwindigkeit eine Stichprobe von Galaxien auswählen, die weit genug entfernt sind, damit ihre radiale Fluchtgeschwindigkeit diese thermische Geschwindigkeit übertrifft.
Die Messung der radialen Geschwindigkeit ist sehr einfach und präzise: Sie basiert auf dem Rotverschiebungseffekt. Die Schwierigkeit besteht jedoch darin, die Entfernungen zu bewerten. Wie weit sind diese Galaxien von uns entfernt?
Historisch gesehen wurden Galaxien zunächst als „Nebel“ bezeichnet. Einige dachten, sie seien innerhalb unserer Milchstraße. Doch Hubble selbst beantwortete diese Frage, indem er eine Cepheide in der Andromeda-Galaxie identifizierte, die sich in einer kosmischen Entfernung befand: mehr als zwei Millionen Lichtjahre von uns entfernt.
Bei großen Entfernungen war es sehr schwierig, eine Cepheide in diesen dunklen Regionen zu isolieren. Daher wurde die Entfernungsbestimmung zu einer Frage der Einschätzung. Jahre lang war die Bestimmung der Hubble-Konstante umstritten. Viele Forscher tendierten zu Werten, die mit den 15 bis 20 Milliarden Jahren der ältesten Sterne unserer Galaxie (aus Kugelsternhaufen) übereinstimmten. In den USA vertrat der französische Astronom de Vaucouleurs andere Werte und argumentierte dafür.
Alle Augen richteten sich auf das Weltraumteleskop Hubble. 1993, mit seinem scharfen, einzigen Auge, entdeckte es Cepheiden in sehr weit entfernten Galaxien, die zehn Millionen Lichtjahre entfernt lagen. Bei dieser Entfernung waren die zufälligen Geschwindigkeiten fast vollständig von der allgemeinen radialen Geschwindigkeit überdeckt.
„Großartig“, sagten die Astronomen. „Wir werden eine genaue Messung der Hubble-Konstante H₀ erhalten!“
Doch schnell verwandelte sich die Abenteuer in eine Tragödie. Zwischen 1993 und 1994 zeigten die Messungen von Hubble an diesen Galaxien, die 48 und 55 Millionen Lichtjahre entfernt waren, dass sie tatsächlich 40 % näher waren (im Vergleich zu früheren Schätzungen)! Daher wurde das Alter des Universums um 40 % kürzer: 1994 erwähnte Nature ein Alter von 8 bis 9 Milliarden Jahren……
Es war jünger als seine eigenen Sterne. Sofort versuchten Astrophysiker und Kosmologen, das alte, gute Standardmodell zu retten und wandten sich sofort der kosmologischen Konstante zu, wie Feuerwehrleute, die einem intellektuellen kosmischen Brand gegenüberstanden und nervös nach einem Löscheinrichtung suchten.
Diese Konstante wurde rasch aus ihrer Schachtel mit Naphthalin herausgeholt und wieder aktiviert. Auf der Abbildung (108) können Sie den Einfluss dieser Konstante auf die Ausdehnung beobachten.
(108)
Einige Astrophysiker erklärten:
„Diese neuen Messungen, die mit dem Weltraumteleskop Hubble durchgeführt wurden, sind nichts anderes als eine Methode zur Skalierung der kosmologischen Konstante. Jetzt kennen wir ihren Wert!…“
Ein paar Jahre später, was ist mit diesem Problem?
Zwei neue Fakten: Der Satellit Hipparcos hatte präzise Messungen an fernen Sternen durchgeführt, basierend auf der Parallaxe. Danach kalibrierten Astronomen erneut die Cepheiden.
„Die Objekte sind weiter entfernt, als wir zuvor dachten. Wir haben das neu kalibriert.“
Die Andromeda-Galaxie wurde weiter weggeschoben, von 2,5 Milliarden auf 3,5 Milliarden Lichtjahre.
„Puhhh…“
Auch die Bewertung des Alters der ältesten Sterne unserer Galaxie wurde überarbeitet. Jeder gab sein Bestes.
Zurück zum Thema: Das Modell „Universum, das mit einem Geisteruniversum interagiert“ (siehe Geometrische Physik A) bietet eine andere Interpretation der H₀-Messungen und führt zu einem älteren Universum.
Originalversion (Englisch)
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About the Hubble's law they use a gas system which expands according to this law : a bubble emitted by an aqualung. When it reaches surface, the pressure becomes smaller and this bubble expands.Its size is proportional to the inverse of the pressure. If some observer was sitting on a molecule and observed the other, they should own, with respect to this observer, an escape velocity propotional to distance. Subaquatic activities has something to do with cosmology.
Universe is assimilated to an expanding gas. But random "proper move", corresponding to local turbulence, introduces a "noise" when one wants to measure the radial velocity, corresponding to a given distance d. For example, when Hubble measured the radial velocities of neighbouring galaxies, like Andromeda, which moves towards us, he concluded that the universe was shrinking. But it was just a local artifact, due to random velocities.
In the air you breath molecules have a random (thermal velocity) close to 400 m/s ( notice it is close to the sonic velocity).
Similarly the random velocities of galaxies, in their clusters, lies between 500 to 1000 km/s. So that if one wants to evaluate correctly the escape velocity, he has to choose a sample of galaxies far enough to have a radial escape velocity higher than this thermal velocity.
The mesurement of radial velocity is very easy and accurate. It is based on the red shift. But the difficulty is to evaluate the distances. How far are theses galaxies from us ?
Historically, the galaxies were first called "nebulae". Some people thought they were located inside our milky way. But Hubble himself answered this question, finding a cepheid in Andromeda, which was pushed at cosmological distant : more than two millions light-years far from us.
At large distances it was very difficult to isolate a cepheid in these gloomy spots.Then , the distance evaluation was a question of opinion. During years the evaluation of the Hubble's constant was controversial. Many tended to values which fit the 15-20 billions years of the oldest stars of our galaxies (from globular clusters). In US, the French astronomer de Vaucouleurs argued and tended to have different values.
All the eyes were fixed on the space telescope Hubble. In 1993 this one, with its sharp single eye, discovered cepheids in very distant galaxies, located at ten million light years. At such distance the random velocities were basically masked by the general radial velocity.
- Great, said the astronomers. We will have an accurate measure of the Hubble's constant Ho !
But, rapidly, the adventure transformed into a tragedy. From 1993 to 1994, Hubble's measurement of these galaxies, 48 and 55 light years distant, were 40 % found closer by (with respect to oldest distance evaluations) ! So that the age of the Universe became 40 % shorter. In 1994 Nature talked of 8-9 billion years......
He was younger than its own stars. Immediatly the astrophysicist and cosmologists tried to save the old good Standard Model and turned immediatly towards the cosmological constants, like firemen, facing a an intellectual cosmic fire, searching nervously for an extinguisher.
This constant was rapidly pulled out of its naphtalene and reactivated. On the figure (108) you can see the impact of this constant on the expansion.
(108)
Some astrophysicist said :
- These new measurements, performed by Hubble space telescope, is nothing but a method to scale the cosomological constant. Now, we know its value !....
Few years later, what about this problem.
Two new facts : The satellite Hipparcos had performed accurate measurements on distants stars, based on parallax. Then astronomers changed the cepheid calibration.
- The objects are farther than we thought before. We have recalibrated than.
Andromeda was pushed away, from 2.5 billions years to 3.5 billions years.
- Wouffff.....
The evaluation of the age of the oldest stars of our galaxy was revised too. Everybody did his best.
By the way, the model "universe interacting with a ghost universe" (see Geometrical physics A) gives another decoding of Ho's measurements, giving an oldest universe.