Spørsmål:
Er diameteren på det observerbare universet en relativ størrelse?
set5
2015-06-29 16:45:52 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Diameteren til mitt observerbare univers er 90 milliarder ly målt i riktig avstand. Men er ikke lengde en relativ størrelse i teorien om relativitet? Kan en observatør som beveger seg med en annen hastighet enn meg, måle en annen diameter for mitt observerbare univers?

To svar:
pela
2015-06-30 19:49:13 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Hvis observatøren alltid har beveget seg i høy hastighet, vil han / han måle en annen verdi enn deg. Men hvis han / han akselererte til høy hastighet akkurat nå, ville du oppnå det samme resultatet.

Årsaken er at radiusen til det observerbare universet er definert som avstanden lyset har hatt tid til å reise siden Big Bang, og det avhenger ikke av din øyeblikkelige hastighet.

Imidlertid, hvis en observatør begynte å bevege seg med for eksempel 0,866 ganger lysets hastighet da universet ble født, så i referanserammen til den observatøren, ville universet bare være $ \ sqrt {1 - 0,866 ^ 2} = $ 1/2 alderen målt av deg, dvs. 6,9 Gyr. I denne alderen var radiusen til det observerbare universet bare ~ 39 Gly, dvs. ~ 0,8 ganger nåverdien.

Merk at for at dette resultatet skal være nøyaktig, må observatøren sakte akselerere. Årsaken er at i et ekspanderende univers, en gitt "merkelig" hastighet wrt. den omkringliggende saken vil sakte avta, fordi det komfinerende koordinatsystemet utvides med universet. For eksempel vil en observatør som starter med $ v = 0,866c $ på det tidspunktet den kosmiske mikrobølgebakgrunnen ble utgitt 380 000 år etter Big Bang, bare bevege seg på 80 km / s i dag hvis han / hun ikke fortsatte å akselerere.

Hvis observatøren var flink, ville han / han sannsynligvis innse at han / hun ikke bodde i et asymmetrisk univers der all materie syntes å virvle forbi nær lysets hastighet, men snarere at universet var ganske isotropisk, men han / hun hadde på en eller annen måte skaffet seg høy hastighet med respekt for alt annet. Det ville da være mulig å utlede den "sanne" alderen til universet.

Så hvis en sivilisasjon gikk forbi oss, som har reist med 0,866 c siden kort tid etter Big Bang, ville det synlige universet se 1/5 mindre ut for dem som det gjør for oss ved siden av dem samtidig? De ville foreta forskjellige målinger av CMB? (Dette er det rareste jeg har hørt siden de tingene om galakser ser større ut jo lengre unna de er når z er stor).
(1−0.8662²) = 1/2 Kanskje det stemmer i astronomi, kan jeg ikke si noe mer. Men det er konseptet som er problemet uansett.
@LocalFluff: Ha ha Jeg vet at astronomer er beryktede for å runde opp eller ned til fine tall, men dette var bare en feil: Jeg manglet en kvadratrot. Takk for at du fikk øye på det!
Ja selvfølgelig fikk jeg det til å begynne med. En kvadratrot her eller der endrer seg ikke mye. Men hva mener du egentlig med en rask forbipasserende her som observerer en annen størrelse på det synlige universet? Noe galt er vanskelig her, enten formuleringen din, eller hjernen min (eller i verste fall: virkeligheten).
Jeg tror det er lyd. I den raske sivilisasjonens referanseramme beveger alt seg raskt, så alt blir utvidet.
eshaya
2015-07-31 21:49:42 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Hva ville en observatør se om de beveget seg nesten med lysets hastighet? De ville se avstander langs bevegelsesretningen virke kortere, men vinkelrett på den retningen ville avstander virke normale (dvs. det samme som observatører i den ikke-bevegelige rammen). " Ikke i bevegelse ", sier du sint. "All bevegelse er relativ. Hvordan kan det være en ramme som ikke beveger seg?" Vel, det er en spesiell ramme i forhold til gjennomsnittet av all massen i det synlige universet, og i denne rammen er mikrobølgeovnens bakgrunnsstråling jevn over alle himmelretninger. Dette er en naturlig ikke-bevegelig (og ikke-roterende) ramme for å gjøre kosmologi kalt comoving frame.

Nå tilbake til den bevegelige rammen. Der observerer man alle nærliggende galakser i bevegelsesretning som blåskiftet og alle nærliggende galakser bak som rødskiftet. Derfor ville Hubbles lov være en retningsfunksjon og ville være ganske komplisert med mindre man foretok alle passende relativistiske korreksjoner. Hvis observatørene ikke kjente relativitet, og bare fortsette og rett og slett korrigere Hubbles lov i henhold til målte hastigheter og hastighetsuavhengige avstandsmålinger, ville de konkludere med at universet er formet som en oblat ellipsoid (for kort i en retning og riktig i den andre 2 retninger, fra vårt synspunkt). Men faktisk, for dem er det faktisk den formen, og de kan faktisk reise raskere mellom stjerner og galakser i den ene retningen enn vi kan (i det minste i fremoverretningen). Selvfølgelig, hvis de lander hvor som helst i en typisk galakse, vil de bytte til den fremre rammen og se et sfærisk univers i full størrelse.

De vil også observere en mikrobølgeovnbakgrunn som er ganske varmere i en retning og kaldere i motsatt retning og 2.7K i sirkelen mellom disse. Hvis de kjenner relativitet, vil de forstå hvorfor dette er og hvorfor tettheten til galakser er høyere i en dimensjon og hvorfor Hubbles lov er så komplisert. Men ja, deres univers vil i reell forstand være mindre (i en dimensjon) enn vårt.

Galakser har alle noen bevegelser i den fremre rammen, og dette kalles spesiell hastighet. Melkeveien trekkes mot Andromeda-galaksen med omtrent 50 km / s, og hele Lokalgruppen trekkes mot Virgo Cluster (sentrum av den lokale superklyngen) ved 100-200 km / s. Galakser i Jomfruklyngen har en hastighetsspredning på 700 km / s, så noen beveger seg omtrent dobbelt så mye. Og en stor region rundt beveger seg på ~ 500 km / s på grunn av superklynger på store avstander. Men siden disse særegne hastighetene har en tendens til å legge seg opp til mindre enn 2000 km / s, vil ingen fremmede raser være i relativistiske hastigheter med mindre de befinner seg i et romskip av sin egen tenke.

En sak til. På tidsskalaen på en milliard år eller flere vil denne bevegelige rammen bevege seg til et sted i rommet som beveger seg med samme hastighet, og så vil de smelte sammen med den ikke-bevegelige (men utvidende) rammen. Så langsomt forvandles deres avlatte univers til et sfærisk, med mindre de har et middel til kontinuerlig å akselerere.



Denne spørsmålet ble automatisk oversatt fra engelsk.Det opprinnelige innholdet er tilgjengelig på stackexchange, som vi takker for cc by-sa 3.0-lisensen den distribueres under.
Loading...