Erweiterung des Weltraums

Wenn sich der Raum zwischen den Galaxien ausdehnt, warum dehnt er sich dann nicht auch zwischen den Sternen innerhalb der Galaxien aus? Warum dehnt sich der Weltraum in unserem Sonnensystem nicht aus?

Das Universum ist bemerkenswert homogen, dh überall gleich und isotrop, dh in jeder Richtung gleich (NB Homogenität impliziert keine Isotropie und es gibt kosmologische Spielzeugmodelle, die homogen, aber nicht isotrop sind), und dies ist die zugrunde liegende physikalische Annahme des Urknalls Kosmologie.

Bei der Modellierung des Universums wird am häufigsten die Vereinfachung verwendet, dass es zu 100% homogen und isotrop ist, da dies auf der größten Skala (dh der Skala des beobachtbaren Universums) der Wahrheit sehr nahe kommt und Abweichungen davon klein genug sind Sie wirken sich nicht auf die meisten untersuchten Eigenschaften aus. Im 100% homogenen und isotropen Universum findet die Expansion an allen Orten und auf allen Skalen statt.

Wir wissen jedoch, dass das Universum nicht 100% homogen und isotrop ist, insbesondere in kleinerem Maßstab; Zum Beispiel ist das Zentrum eines Sterns ein ganz anderer Ort als der intergalaktische Raum. Angesichts dessen ist es eine faire Frage, wie sich Expansion in kleineren Maßstäben manifestiert.

Wir wissen, dass in gravitationsgebundenen Systemen wie unserer lokalen Gruppe (zu der auch Andromeda gehört) die Materie dazu neigt, durch die Schwerkraft näher zusammengezogen zu werden, anstatt sich wie Objekte in einem expandierenden Universum zu entfernen. Es scheint also, dass sich unsere lokale Gruppe nicht ausdehnt. Dennoch ist es sehr verlockend, Expansion in dieser Größenordnung als eine kleine Abstoßungskraft zu betrachten, die gegen die Schwerkraft wirkt, aber nicht stark genug ist, um die Schwerkraft zu überwinden. In diesem Sinne würde sogar die lokale Gruppe expandieren

Die Ansicht der Expansion, die wie eine kleine Abstoßungskraft im kleinen Maßstab wirkt, ist jedoch nicht unbedingt die richtige Ansicht. Ein Gegenbeispiel wäre das Einstein-Strauss-Schweizer-Käsemodell, bei dem die Expansion nur im Weltraum und nicht im Raum um Sterne stattfindet (modelliert als Vakuolen). Das Einstein-Strauss-Modell kann jedoch nicht als letztes Wort zu diesem Thema angesehen werden, da die Art und Weise, wie es Sterne im Raum modelliert, nicht so realistisch ist.

Insgesamt ist es dann noch sehr offen, wie sich Expansion in kleinerem Maßstab manifestiert, und wir wissen einfach nicht, welche winzigen Korrekturen sie an der Dynamik eines sehr kleinen Systems wie des Sonnensystems vornehmen würde.

Tatsächlich erweitert sich der Raum überall. Es ist zwischen Galaxien auffälliger, da der Raum zwischen Galaxien viel größer ist als der Raum zwischen Sternen und der Raum zwischen den Planeten im Sonnensystem. Eine Ausdehnung des Weltraums um 1% entspricht nur 1,5 Millionen Kilometern zwischen Sonne und Erde. Die gleiche Ausdehnung von 1% zwischen zwei Galaxien, die vier Milliarden Lichtjahre entfernt sind, bedeutet jedoch, dass sie jetzt 40 Lichtjahre weiter entfernt sind. Und 40 Lichtjahre sind zehnmal so weit von der Sonne bis zum nächsten Stern Proxima Centaury.