Wie schnell bewegen wir uns durch das Universum?

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 03:51

Sie sitzen, stehen oder liegen, während Sie diesen Artikel lesen, und haben nicht das Gefühl, dass sich die Erde mit halsbrecherischer Geschwindigkeit um ihre Achse dreht - etwa 1.700 km / h am Äquator. Umgerechnet in km/s wirkt die Drehzahl allerdings nicht so schnell. Das Ergebnis sind 0,5 km/s – ein kaum wahrnehmbarer Blitz auf dem Radar, verglichen mit anderen Geschwindigkeiten um uns herum.

Wie andere Planeten im Sonnensystem dreht sich auch die Erde um die Sonne. Und um in seiner Umlaufbahn zu bleiben, bewegt es sich mit einer Geschwindigkeit von 30 km / s. Venus und Merkur, die näher an der Sonne sind, bewegen sich schneller, Mars, der über die Erdbahn hinaus kreist, bewegt sich viel langsamer als sie.

Aber auch die Sonne steht nicht an einem Ort. Unsere Milchstraße ist riesig, massiv und auch mobil! Alle Sterne, Planeten, Gaswolken, Staubpartikel, Schwarze Löcher, Dunkle Materie - alle bewegen sich relativ zum gemeinsamen Massenschwerpunkt.

Wissenschaftlern zufolge befindet sich die Sonne in einer Entfernung von 25.000 Lichtjahren vom Zentrum unserer Galaxie und bewegt sich auf einer elliptischen Umlaufbahn, wobei sie alle 220-250 Millionen Jahre eine vollständige Umdrehung durchführt. Es stellt sich heraus, dass die Geschwindigkeit der Sonne etwa 200-220 km / s beträgt, was hundertmal höher ist als die Geschwindigkeit der Erdbewegung um die Achse und zehnmal höher als die Geschwindigkeit ihrer Bewegung um die Sonne. So sieht die Bewegung unseres Sonnensystems aus.

Ist die Galaxie stationär? Wieder nein. Riesige Weltraumobjekte haben eine große Masse und erzeugen daher starke Gravitationsfelder. Geben Sie dem Universum ein wenig Zeit (und wir hatten es - ungefähr 13,8 Milliarden Jahre), und alles wird sich in Richtung der größten Anziehungskraft bewegen. Deshalb ist das Universum nicht homogen, sondern besteht aus Galaxien und Galaxiengruppen.

Was bedeutet das für uns?

Dies bedeutet, dass die Milchstraße von anderen Galaxien und Galaxiengruppen in der Umgebung angezogen wird. Das bedeutet, dass massive Objekte diesen Prozess dominieren. Und das bedeutet, dass nicht nur unsere Galaxie, sondern alle Menschen um uns herum von diesen "Traktoren" beeinflusst werden. Wir nähern uns dem Verständnis dessen, was mit uns im Weltraum passiert, aber es fehlen uns noch Fakten, zum Beispiel:

• was waren die Anfangsbedingungen, unter denen das Universum geboren wurde;
• wie sich die verschiedenen Massen in der Galaxie im Laufe der Zeit bewegen und verändern;
• wie sich die Milchstraße und die umgebenden Galaxien und Haufen gebildet haben;
• und wie es jetzt läuft.

Es gibt jedoch einen Trick, der uns hilft, es herauszufinden.

Das Universum ist gefüllt mit Reliktstrahlung mit einer Temperatur von 2,725 K, die seit dem Urknall erhalten geblieben ist. An einigen Stellen gibt es winzige Abweichungen - etwa 100 μK, aber der Gesamttemperaturhintergrund ist konstant.

Dies liegt daran, dass das Universum vor 13,8 Milliarden Jahren durch den Urknall entstanden ist und sich immer noch ausdehnt und abkühlt.

380.000 Jahre nach dem Urknall kühlte das Universum auf eine solche Temperatur ab, dass die Bildung von Wasserstoffatomen möglich wurde. Davor wechselwirkten Photonen ständig mit den übrigen Plasmateilchen: Sie kollidierten mit ihnen und tauschten Energie aus. Wenn das Universum abkühlt, gibt es weniger geladene Teilchen und der Raum zwischen ihnen wird größer. Die Photonen konnten sich frei im Raum bewegen. Die Reliktstrahlung sind die Photonen, die vom Plasma in Richtung des zukünftigen Ortes der Erde emittiert wurden, aber der Streuung entgangen sind, da die Rekombination bereits begonnen hat. Sie erreichen die Erde durch den Weltraum, der sich weiter ausdehnt.

Sie selbst können diese Strahlung "sehen". Die Interferenz, die auf einem leeren Fernsehkanal auftritt, wenn eine einfache Antenne wie Hasenohren verwendet wird, beträgt 1% aufgrund von Reliktstrahlung.

Und doch ist die Temperatur des Relikthintergrundes nicht in alle Richtungen gleich. Nach den Ergebnissen der Planck-Missionsstudien ist die Temperatur in den gegenüberliegenden Hemisphären der Himmelskugel leicht unterschiedlich: In den Himmelsregionen südlich der Ekliptik ist sie etwas höher - etwa 2.728 K und in der anderen Hälfte niedriger - etwa 2.722 K.

Dieser Unterschied ist fast 100-mal größer als der Rest der beobachteten CMB-Temperaturschwankungen, und dies ist irreführend. Warum passiert es? Die Antwort liegt auf der Hand - dieser Unterschied ist nicht auf Schwankungen im CMB zurückzuführen, sondern auf Bewegung!

Wenn Sie sich einer Lichtquelle nähern oder sie sich Ihnen nähert, werden die Spektrallinien im Spektrum der Quelle zu kurzen Wellen verschoben (Violettverschiebung), wenn Sie sich von ihr entfernen oder er sich von Ihnen entfernen - Spektrallinien werden zu langen Wellen verschoben (Rotverschiebung.)).

Die Reliktstrahlung kann nicht mehr oder weniger energiereich sein, was bedeutet, dass wir uns durch den Weltraum bewegen. Der Doppler-Effekt hilft zu bestimmen, dass sich unser Sonnensystem relativ zur Reliktstrahlung mit einer Geschwindigkeit von 368 ± 2 km / s bewegt und die lokale Gruppe von Galaxien, einschließlich der Milchstraße, der Andromeda-Galaxie und der Triangulum-Galaxie, sich mit eine Geschwindigkeit von 627 ± 22 km / s relativ zur Reliktstrahlung. Dies sind die sogenannten eigentümlichen Geschwindigkeiten von Galaxien, die mehrere hundert km/s betragen. Darüber hinaus gibt es auch kosmologische Geschwindigkeiten aufgrund der Expansion des Universums und berechnet nach dem Hubble-Gesetz.

Dank der Reststrahlung des Urknalls können wir beobachten, dass sich alles im Universum ständig bewegt und verändert. Und unsere Galaxie ist nur ein Teil dieses Prozesses.