Ändert sich die Masse des beobachtbaren Universums jemals?

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Müssen wir überhaupt die Masse des gesamten beobachtbaren Universums abschätzen? Und gibt es dann Daten, die zeigen, dass Masse gewonnen oder verloren wird? Würden wir jemals wissen, ob jemand mit dem Til spielt?

Ich möchte auch klarstellen, dass ich nicht über kleine Massen am Rande des "Universums" oder kleine Messabweichungen oder ähnliches spreche.

Hinweis: Ich möchte hinzufügen, dass wir das beobachtbare Universum möglicherweise als JETZT (x-Datum) definieren sollten, damit wir kein sich bewegendes Ziel berechnen.

universe mass

— blankip
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Die Masse ist auf Higgs-Boson zurückzuführen, und ich denke, Sie beziehen sich auf Materie und Energie jeglicher Art.

— user6760

Erhaltung von Masse und Energie: lightandmatter.com/html_books/7cp/ch01/ch01.html Es ist nicht bekannt, ob das Universum ein geschlossenes System ist.

— Wayfaring Stranger

Können wir die Masse des gesamten Universums messen? Das bringt eine Falte in die Frage. Meine Vermutung wäre nein, weil es keine bekannte Methode und keine Beobachtung für die Schaffung einer neuen Masse gibt, von der ich weiß, es sei denn, dunkle Energie hat Masse. In diesem Fall wäre die Antwort wahrscheinlich ja.

— userLTK

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@ user6760 Das stimmt nicht ganz. Vom Higgs-Mechanismus kommt nur eine gewisse Masse, nämlich die Masse der und Bosonen für die schwache Kraft. Das Proton erhält jedoch nur 1% seiner Masse aus seinen konstituierenden Quarks, und die Quarkmassen sind intrinsisch und nicht vom Higg-Mechanismus abgeleitet. Der Rest kommt von der kinetischen Energie der Quarks und der starken Kraft, die sie bindet.

W^{\pm}

$W^{\pm}$

Z

$Z$

— Zibadawa Timmy

Irgendwo da draußen befindet sich der äußerste Rand des beobachtbaren Universums, und an diesem Rand gibt es Wasserstoffatome, die sich der Tatsache nicht bewusst sind, dass sie mit nahezu Lichtgeschwindigkeit von uns zurücktreten. Sie treiben nur mit der üblichen Auswahl lokaler, zufälliger Geschwindigkeiten herum. Wenn zwei solcher Atome kollidieren, kann eines relativ zu uns über die Lichtgeschwindigkeit gebracht werden und aus dem beobachtbaren Universum verschwinden. Das würde die beobachtbare Masse senken. Es ist nur eine kleine kinetische Sache über eine Barriere hinweg, aber in einem solchen Fall könnten wir sogar ein Photon aus der Kollisionsionisation aufnehmen.

— Wayfaring Stranger

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Selbst wenn Sie nur die "gewöhnliche" Materie (wie Sterne, Gas und Fahrräder) und die dunkle Materie bezeichnen , nimmt die Masse des beobachtbaren Universums zu, nicht weil Masse erzeugt wird, sondern weil die Größe des beobachtbaren Universums erhöht sich. In einer Milliarde Jahren können wir Dinge sehen, die heute zu weit entfernt sind, als dass das Licht uns erreicht hätte, und so hat sich sein Radius vergrößert. Da die Masse gleich der Dichte mal dem Volumen , nimmt zu. $M$ $\rho_\mathrm{M}$ $V$ $M$

Wie bei 2voyage erwähnt, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Dichte zu messen, und wir wissen, dass sie nahe an . Der Radius ist , also ist die Masse oder (Sonnenmassen). $3\times10^{-30}\,\mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}$ $R = 4.6\times10^{28}\,\mathrm{cm}$

M = ρ_{M} \frac{4 π}{3} R^{3} ≃ 10^{57} g,

$M = \rho_\mathrm{M} \frac{4\pi}{3}R^3 \simeq 10^{57}\,\mathrm{g},$

5 \times 10^{23} M_{⊙}

$5\times10^{23}M_\odot$

Ein weiterer Faktor trägt jedoch zur Massenzunahme bei, nämlich die sogenannte Dunkle Energie , eine Energieform , die dem leeren Raum zugeschrieben wird. Da sich das Universum ausdehnt, wird ständig dunkle Energie erzeugt.

— Pela
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Sie haben den Radius von ungefähr 46 Milliarden Lichtjahren, die aktuelle Schätzung und die Antwort unten verwendet. Dr. Jagadheep Pandian hat 13,8 Milliarden Lichtjahre verwendet, also haben Sie Antworten gefunden, die bei gleicher Dichte um den Faktor 30 abweichen. Ich bin gespannt, welches richtig ist. Ich vermute, dass es Ihre ist, aber ich bin neugierig, dass dies überprüft wird.

— userLTK

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@userLTK: Ja, Jagadheep hat anscheinend einen Fehler in seiner Beschreibung. Obwohl das Universum 13,8 Milliarden Jahre (Gyr) alt ist, können wir weiter als 13,8 Milliarden Lichtjahre (Gly) entfernt sehen, da sich das Universum inzwischen erweitert hat. Das genaue Ergebnis kann durch (numerische) Integration der Friedmann-Gleichung über die Zeit ermittelt werden und ergibt ungefähr 46,5 Gly. Da dieses Ergebnis übrigens auch als ungefähr 14 Milliarden Parsec (Gpc) ausgedrückt werden kann, könnte es auch Jagadheep verwirren.

— Pela

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Die Masse des beobachtbaren Universums kann aus seiner Dichte abgeleitet werden.

Laut Dr. Jagadheep D. Pandian:

Die Dichte der Materie im Universum kann mit verschiedenen Mitteln gemessen werden, die zu technisch sind, um an dieser Stelle darauf einzugehen: Menschen messen die Dichte, indem sie die Schwankungen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds, der Supercluster, der Urknall-Nukleosynthese usw. untersuchen.

Unter Verwendung der Dichte und der Größe des beobachtbaren Universums kann die Masse zu 3 × 10 ⁵⁵ g abgeleitet werden. Diese Figur enthält sowohl dunkle Materie als auch traditionelle Materie.

Ich stelle mir vor, dass eine historische Abweichung in der Masse erkennbar wäre, wenn sie signifikant wäre, aber ich kann mir nicht vorstellen, was eine Abweichung verursachen könnte, die auf der Skala, über die wir sprechen, erkennbar wäre.

Quelle:

Was ist die Masse des Universums? (Mittelstufe) - Cornell University, Fragen Sie einen Astronomen

— called2voyage
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Wie von userLTK hervorgehoben, hat der Autor dieser Quelle einen Wert des Radius des beobachtbaren Universums verwendet, der ungefähr um den Faktor 3 zu klein ist. Dies könnte entweder daran liegen, dass er vergessen hat, die Tatsache zu berücksichtigen, dass sich das Universum ausdehnt, oder dass er versehentlich Lichtjahre anstelle von Parsec verwendet hat (siehe meinen Kommentar zu userLTK unter meiner eigenen Antwort).

— Pela

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Nein, sie haben nur den falschen Wert für den Radius des beobachtbaren Universums verwendet.

— Rob Jeffries

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Die scheinbare Dichte des Universums stimmt nicht mit den verfügbaren Beobachtungen überein. Aufgrund der relativ langsamen Lichtgeschwindigkeit spiegeln die Beobachtungen nicht die tatsächlichen Verteilungen wider.

Galaxien werden jetzt vor Milliarden von Jahren in Positionen und Größen beobachtet. Während unsere eigene Milchstraße eine rechnerische Zeitstreuung über Millionen von Jahren hat.

Hinzu kommt, dass sich Galaxien mit einer höheren Lichtgeschwindigkeit als der Lichtgeschwindigkeit beobachtbar voneinander entfernen. Dies bedeutet, dass sich Galaxien mit einer höheren Geschwindigkeit als der Lichtgeschwindigkeit von uns entfernen und wahrscheinlich aufgrund ihrer schwach verteilten Signatur nicht erkannt werden.

Das beobachtbare Universum ist wahrscheinlich mit einer ausreichenden Variabilität an vertrauenswürdigen Beweisen verzerrt, was die Messung der universellen Dichte unpraktisch und nicht vertrauenswürdig macht.

— Toni
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Die Dichte des Universums wird nicht durch Zählen sichtbarer Galaxien bestimmt. Und natürlich wird bei allen Berechnungen die endliche Lichtgeschwindigkeit berücksichtigt. Keine Inkonsistenzen hier.

— Pela

Wenn wir beobachten, wie sich Galaxien mit einer höheren Lichtgeschwindigkeit als die Lichtgeschwindigkeit voneinander entfernen, bewegen sich Galaxien mit einer höheren Lichtgeschwindigkeit als die Lichtgeschwindigkeit von uns. Auch basierend auf der Trennung aufgrund der Relativitätstheorie (Entropie) und des Universums als Raum / Zeit, die Dissipation erfahren. Basierend auf der Lichtgeschwindigkeit sollte es eine Grenze geben, bis zu der wir den Rand unseres bekannten Universums basierend auf Licht sehen können. Da Galaxien in unserem sehr weiten Feld alle schneller als die Lichtgeschwindigkeit von uns weg wandern. Es sei denn, einige in der Ferne reisen auf uns zu, was ein größeres Universum bedeuten würde

— Toni

Wenn der Urknall wie eine Explosion ist, wirkt AND Dark Matter wie ein Gummiband. Dann wurden umgebende Galaxiensysteme nach außen geblasen, bis die Dunkle Materie die äußeren Galaxien wieder hineinzog. Dies würde darauf hinweisen, dass es möglicherweise keinen Urknall gab. Dass ein viel größeres Universum als das, was wir wahrnehmen, in ständigen Schwingungsmodi ist. Ich sage es NICHT, aber ich persönlich kenne keinen verwandten Widerspruch.

— Toni

math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/GR/grav_speed. html Wenn sich die Schwerkraft mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet, sind die auf der Gravimetrie basierenden Dichteberechnungen wiederum unglaublich verzerrt. Die Frage ist. "Was kann ausgewertet werden, um eine genaue Verteilung der Masse zu bestimmen? Einschließlich weißer Materie, dunkler Materie und anderer Formen, die zur Dichte beitragen, die wir noch nicht erkennen können?"

— Toni

Sorry Toni, aber Sie scheinen einige Missverständnisse über Astronomie zu haben. Galaxien treten proportional zu ihrer Trennung voneinander zurück. Bei ausreichend großen Entfernungen treten sie also schneller zurück als die Lichtgeschwindigkeit. Das ist kein Problem für die Berechnungen, die wir durchführen. Galaxien wurden vom Urknall nicht "nach außen geblasen". So geschah der Urknall nicht, und Galaxien gab es erst einige hundert Millionen Jahre später. Dunkle Materie wirkt nicht "wie ein Gummiband und zieht Galaxien zurück"; Dunkle Materie wirkt wie gewöhnliche Materie durch die Schwerkraft, und die beiden werden gründlich gemischt.

— Pela

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Es bleibt eine Frage der Semantik, die einfach ist, was mit dem "beobachtbaren Universum" gemeint ist. Tatsache ist, dass verschiedene Menschen mit genau diesem Satz verschiedene Dinge meinen werden. In der Tat widerspricht sich das Wiki über das "beobachtbare Universum" in seinem allerersten Absatz und stellt zunächst fest, dass "das beobachtbare Universum eine kugelförmige Region des Universums ist, die alle Materie umfasst, die gegenwärtig von der Erde aus beobachtet werden kann, weil Licht und andere Signale von diesen Objekten hatten seit Beginn der kosmologischen Expansion Zeit, die Erde zu erreichen ", aber vier Sätze später ändert sie ihre Bedeutung und sagt:" Jeder Ort im Universum hat sein eigenes beobachtbares Universum, das sich mit dem überlappen kann oder nicht eine auf der Erde zentriert. " Sie scheinen also ein bestimmtes universelles Alter für ihre Bedeutung zu wählen, aber nicht unbedingt einen bestimmten Standpunkt. Beachten Sie jedoch, dass es in dieser Bedeutung keine Möglichkeit gibt zu beantworten, wie es sich mit der Zeit ändert, da es nur zu einem einzigen Zeitpunkt existiert.

Diese Bedeutung gibt uns verschiedene Möglichkeiten, wie wir das "beobachtbare Universum" zeitlich vorwärts und rückwärts erweitern können. Zum Beispiel könnten wir all das Zeug im heutigen "beobachtbaren Universum" von der Erde nehmen und fragen, wo dieses Zeug in Zukunft sein wird und wo es in der Vergangenheit war. Dann können wir eine Sprache wie "als das beobachtbare Universum die Größe einer Grapefruit hatte" usw. verwenden, aber die Mehrdeutigkeit beachten: Wenn sie auf die Zukunft angewendet wird, wie "was wird das beobachtbare Universum zu diesem und jenem Zeitpunkt sein?" "Wir stellen uns immer vor, das zu aktualisieren, was die Wesen des Tages sehen könnten, aber wenn wir es auf die Vergangenheit anwenden, stellen wir uns im Allgemeinen nicht vor, dass es überhaupt Wesen gibt, also aktualisieren wir nicht, was ihr beobachtbares Universum sein würde, wir nimm unser eigenes und schrumpfe es einfach.

Ehrlich gesagt ist der Begriff wirklich ein Durcheinander, und um Ihre Frage zu beantworten, müssten wir klären, welche Bedeutung Sie haben. Nehmen wir an, Sie meinen das "beobachtbare Universum", das ständig aktualisiert, was hypothetische Wesen beobachten könnten, wenn sie zu dieser Zeit auf der Erde existierten, dann haben wir eine zeitabhängige Masse. Wenn die Erde altert, wird mehr Zeit für Licht vorhanden sein, um uns zu erreichen, so dass das beobachtbare Universum an Größe zunimmt, aber nicht unbedingt an Masse zunimmt. Unter der Annahme, dass die Beschleunigung wie erwartet fortgesetzt wird, nimmt die beobachtbare Universumsmasse um den Faktor 2 zu, erreicht ein Maximum und beginnt dann abzunehmen. Seine Größe wird mit der Zeit immer zunehmen, aber seine Masse wird dann abnehmen.

— Ken G.
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Der Begriff "beobachtbares Universum" hat eine genaue und gut verstandene Bedeutung: Es sind die Ereignisse, die sich zu einem bestimmten Zeitpunkt in der konformen kausalen Vergangenheit eines bestimmten Mitbewerbers befinden.

— John Davis

Ich habe auch vergessen hinzuzufügen, vorausgesetzt, das Universum ist von Materie dominiert oder von dunkler Energie dominiert, dann wird die Masse des beobachtbaren Universums immer zunehmen.

— John Davis

Was ich sage ist, dass Ihre Bedeutung nicht die ist, die Sie an den meisten Orten finden werden. Ich behaupte nicht, dass eine genaue Bedeutung unmöglich ist, ich sage, dass es nicht das ist, was verwendet wird.

— Ken G

Warum muss es auch die "konforme" kausale Vergangenheit sein - ist die kausale Vergangenheit nicht bereits ein genau definiertes Konzept? Und sollte ein nicht kommender Beobachter nicht auch ein beobachtbares Universum haben? Schließlich klingt Ihre Behauptung nicht richtig - ich denke, es ist allgemein anerkannt, dass ein von dunkler Energie dominiertes Universum eine beobachtbare Universumsmasse hat, die mit der Zeit abfällt, das ist sicherlich das, was das Wiki behauptet.

— Ken G

In diesem letzten Punkt könnte es sein, dass ich es mit dem Ereignishorizont verwechsle, bei dem Galaxien, deren Entwicklung wir im Prinzip über die kosmische Zeit überwachen könnten, aus unserem Einflussbereich herausfallen und wir aus ihrem. Wir konnten ihre Entwicklung also nur bis zu einem gewissen Punkt sehen, aber sie scheinen zum Stillstand zu kommen und tief rot verschoben zu sein, also in der Praxis nicht beobachtbar zu sein, aber die Bedeutung des beobachtbaren Universums bezieht sich nur auf das, was wir im Prinzip sehen könnten und wenn wir konnte sie in jedem Stadium ihrer Geschichte sehen.

— Ken G