Zwaartekracht, roodverschuiving en uitdijing heelal,

[Anonymous]

Elders binnen in het forum sterrenkunde en ruimtevaart worden vragen en opmerkingen geplaatst bij de fenomenen: zwaartekracht, roodverschuiving en uitdijing van het heelal. Uitermate interessante onderwerpen.

Wat ik mij in de samenhang van deze drie fenomenen al lange tijd afvraag is of de roodverschuiving die optreedt als licht door een zwaartekrachtveld reist, waarbij het licht dus energie verliest, is meegenomen bij de berekening van de ouderdom van het heelal.

Ter verduidelijking...: hoe verder een object van ons is verwijderd hoe langer het licht invloeden van zwaartekrachtvelden in allerlei gradaties heeft moeten doorstaan. Van de verst verwijderde objecten is de roodverschuiving (door de bank genomen) als gevolg van energieverlies door zwaartekracht dus het grootst.

De roodverschuiving wordt echter ook gezien als een Dopplereffect. Op die basis wordt de verwijderingssnelheid van verre sterrenstelsels bepaald. Inherent hieraan dus ook het tijdstip van de Big Bang, het moment van het ontstaan van ons heelal!

Het bepalen van de zwaartekrachteffecten zal naar ik veronderstel uitermate speculatief zijn. Op de eerste plaats weten wij niet hoeveel verborgen massa zich in ons heelal bevindt en verder is - uitgaande van de theorie van de Big Bang - de aard van ons heelal in de bestaansgeschiedenis drastisch gewijzigd.

Nogmaals, maar nu concreet de vragen:

• Is bekend wat de invloed is van zwaartekrachtvelden in pakweg 12 tot 14 miljard jaar lichtverplaatsing vanaf de rand van het waarneembare heelal tot de aarde?
• Welke onzekerheden spelen hierin mee voor wat betreft de zwaartekracht veroorzakende (al dan niet bekende) massa's en gegeven het feit dat een expanderend heelal in de beginfase er totaal anders uitzag?
• Worden/zijn deze zekerheden/onzekerheden betrokken in de berekeningen van de uitdijing van het heelal?

[Elmo]

[...] of de roodverschuiving die optreedt als licht door een zwaartekrachtveld reist, waarbij het licht dus energie verliest, is meegenomen bij de berekening van de ouderdom van het heelal.

Ik ben zeker geen expert op het gebied van de astrofysica, maar ik zie niet waarom het licht een energieverlies (roodverschuiving) zou ondergaan als het door een gravitatieveld reist. Dat zou dan toch betekenen dat er een interactie is tussen het foton en het graviton? Ik ken wel foton-materie interacties, maar interactie tussen een foton en een graviton in een verder lege ruimte is iets dat ik niet ken. Kun je misschien een linkje / uitlegje plaatsen over hoe dit komt?

Mijn idee over de roodverschuiving is overigens dat het alleen gewoon een Dopler-effect is wat dus "ontstaat" wanneer het foton gedetecteerd wordt.

[Anonymous]

Naar Suyver:

Als een foton aan een zwaartekrachtveld wil ontsnappen dan kan dat alléén door een energieverschil te overbruggen. Dit is slechts mogelijk door eigen energie te verliezen...; het foton vergroot daarbij zijn golflengte en verschuift dus naar het rood. Treffend "zien" we dit bijvoorbeeld bij een zwart gat. Dáár is 'het energieverlies van het foton zó groot dat de roodverschuiving als het ware oneindig wordt waardoor het foton niet meer zichtbaar is.

Zwaartekrachtvelden, hoe zwak dan ook, spreiden zich over het heelal uit. óók in de ogenschijnlijk "lege ruimte". Daarenboven is niet bekend hoe "leeg" de ruimte is. Berekeningen over het uitdijen of inkrimpen van het heelal berusten - voor zover mij bekend - in hoge mate op speculatieve gegevens met betrekking tot het totaal van de aanwezige materie/massa in ons heelal.

Er moet op het web en in de literatuur véél over het vorenstaande zijn te vinden. De hier verwerkte informatie haalde ik grotendeels uit het boek: Moderne Sterrenkunde van Niek de Kort en prof. dr. H. van der Laan, een uitgave van Teleac, Utrecht. In dat boek zijn desgewenst ook de formules te vinden om de effecten te berekenen.

[Anonymous]

roodverschuiving van sterrenlicht wordt door drie zaken veroorzaakt:

1) Het dopplereffect van bewegende voorwerpen (sterren die zich van ons verwijderen)

2) roodverschiuving tengevolge van de uitdijning van de ruimte

3) rooderschuiving tengevolge zwaartekrachtvelden.

Deze laatste twee zijn rechtstreeks verklaarbaar door ART en de eerste is een klasssieke fysica theorie.

[Anonymous]

roodverschuiving van sterrenlicht wordt door drie zaken veroorzaakt:

1) Het dopplereffect van bewegende voorwerpen (sterren die zich van ons verwijderen)

2) roodverschiuving tengevolge van de uitdijning van de ruimte

3) rooderschuiving tengevolge zwaartekrachtvelden.

In mijn benadering hierboven had ik het dus over 1 en 3 waarbij de gangbare theorie over de uitdijing van het heelal voornamelijk wordt opgehangen aan het Dopplereffect. De vraag is (ondermeer) in hoeverre het effect van zwaartekrachtvelden in de gangbare theorie wordt onderschat.

[Elmo]

Vraagje over die roodverschuiving ten gevolge van zwaartekracht: als je een foton van -oneindig naar +oneindig laat reizen in een helemaal leeg universum (negeer inflatie van het universum) met alleen een massa M in de oorsprong, is de frequentie van het foton aan het begin dan het zelfde als aan het einde? Lijkt me wel logisch: naar de massa toe krijgt het foton een blauw-verschuiving en van de massa af een rood-verschuiving.

Als dat zo is, dan hoeft je voor de gravitationele bijdrage aan de roodverschuiving toch alleen maar het zwaartekrachtsveld bij de creatie en bij de detectie van het foton te kennen en is alles daar tussenin (lees: heel ver van die twee punten) niet van belang?

[Anonymous]

als je een foton van -oneindig naar +oneindig laat reizen in een helemaal leeg universum (negeer inflatie van het universum) met alleen een massa M in de oorsprong, is de frequentie van het foton aan het begin dan het zelfde als aan het einde? Lijkt me wel logisch: naar de massa toe krijgt het foton een blauw-verschuiving en van de massa af een rood-verschuiving.

Als dat zo is, dan hoeft je voor de gravitationele bijdrage aan de roodverschuiving toch alleen maar het zwaartekrachtsveld bij de creatie en bij de detectie van het foton te kennen en is alles daar tussenin (lees: heel ver van die twee punten) niet van belang?

We moeten bedenken dat we bij licht en energietoestanden te maken hebben met zowel de klassieke mechanica als met relativiteitseffecten. De vraag die hier bijvoorbeeld nog moet worden gesteld is wáár en in wélke toestand de waarnemer zich bevindt.

Maar om het simpel te houden (helaas is mij niet veel méér gegeven), kan ik stellen dat in het voorbeeld er een wisselwerking (energieuitwisseling) plaats vindt tussen het foton en de massa: de energietoestand van beide verandert.

"Eenzijdig" vanuit het foton beredeneerd betekent dit dat energie is afgestaan aan de veronderstelde massa M in de oorsprong om deze van richting te doen veranderen. Bij gelijkblijvende snelheid moet die eenzijdig beredeneerde energieoverdracht worden betaald met een reductie van de golflengte.

Overigens blijf ik benieuwd of iemand - eventueel kortgesloten met een sterrenkundig wetenschapper, wat ik niet ben - mijn oorspronkelijke vragen kan beantwoorden.

[Hallo1979]

Een foton is eigenlijk al af als het wordt uitgezonden. Zwaartekracht kan licht afbuigen maar niet veranderen in een andere frequentie. De enige manier waarop je de frequentie van een foton lager kan krijgen is de ruimte groter laten worden! Oftewel uitdijing! Dopplerverschuiving van een foton is niets anders dan een verlengde of verkorte golf van licht doordat de lichtbron bewoog. Dit is dus ten tijde van creatie van het foton, niet erna.

Van de zwaartekracht van objecten op 12 mld lichtjaar voelen we hier niets. We voelen al bijna niets van de dichtstbijzijnde ster!!! Hier hoeft dus geen rekening gehouden te worden.

De uitdijing wordt niet meer bepaald door de massa in ons heelal! Maar door zogeheten donkere energie. Het heelal dijt ook niet vertraagt uit of krimt niet in, het heelal dijt VERSNELD uit!

Slechts 4 procent van het heelal bestaat uit protonen en neutronen! 4%!!! 26% donkere materie waarvan we alleen weten dat het zwaartekracht uitoefend, en 70% donkere energie waar we.... tja niets van weten!

Overigens is dat boek: "Moderne sterrenkunde" Volgens mij uit ongeveer 1985 dus niet meer zo 'modern' . Er is veel gebeurt in die vijftien jaar vooral kosmologie heeft echt revoluties ondergaan.

[Anonymous]

Een foton is eigenlijk al af als het wordt uitgezonden. Zwaartekracht kan licht afbuigen maar niet veranderen in een andere frequentie

Hmm... volgens mij heeft pluto gelijk, ik kan me toch echt herinneren dat ik ook gelezen heb dat als je een foton recht naar boven stuurt vanaf de aarde deze energie verliest (doordat de foton tegen het zwaartekrachtveld van de aarde in moet reizen) en dat komt tot uiting in het groter worden van de golflengte.

[Elmo]

Het lijkt er inderdaad op dat dit effect echt is:

"An object, when it gets close to the source of a gravitational field (for instance, a ball falling on the floor), gains velocity as it descends and, this way, to its inertial energy (E = Mc^2) must be added the kinetic energy (speed). If that energy is converted into a single photon (particle of light), then this one will be more energetic when it reaches the floor, so its frequency will be higher and, consequently, its wavelength will be smaller (deviation to the blue). The opposite happens when a ball is thrown to the air (or when a photon is sent to the opposite direction of the source of the gravitational field). There is a deviation to the red. Since a light wave with 1 mm of length is elongated, for instance, to 5 mm when it reaches a given height, then to the observer standing at the top, the events occurring on the floor will look to be happening at a slower pace because the time lapse between 2 light wave peaks (or troughs) is higher than when this is observed from the floor. As the accelerated reference vector is equivalent to a reference vector under the effect of a gravitational, then the effect of the time dilation shall be felt in a vehicle acceleratedly moving. So, the period between the ticks of a clock placed inside this vehicle shall increase when that clock is observed from the outside. "

Bron.

Cool, weer wat geleerd.

Maar deze text lijkt wel te zeggen dat voor mijn eerder beschreven experiment

als je een foton van -oneindig naar +oneindig laat reizen in een helemaal leeg universum (negeer inflatie van het universum) met alleen een massa M in de oorsprong, is de frequentie van het foton aan het begin dan het zelfde als aan het einde? Lijkt me wel logisch: naar de massa toe krijgt het foton een blauw-verschuiving en van de massa af een rood-verschuiving.

Als dat zo is, dan hoeft je voor de gravitationele bijdrage aan de roodverschuiving toch alleen maar het zwaartekrachtsveld bij de creatie en bij de detectie van het foton te kennen en is alles daar tussenin (lees: heel ver van die twee punten) niet van belang?

de conclusie inderdaad zou zijn dat alleen de zwaartekrachtsvelden bij de creatie en bij de detectie van het foton van belang zijn.

[Anonymous]

Een foton is eigenlijk al af als het wordt uitgezonden. Zwaartekracht kan licht afbuigen maar niet veranderen in een andere frequentie. .

Deze stelling gaat alléén op als we ervan uit moeten gaan dat fotonen in relatie tot het zwaartekrachtveld geen massa hebben. In die zin correspondeert de verklaring van "Hallo1979" met die van suyver en zijn Engelse bron. Waarschijnlijk is dat ook wel zo, maar voor zover ik weet is nog nooit aangetoond dat licht in de deeltjestheorie geen massa zou hebben in relatie tot zwaartekracht.

De enige manier waarop je de frequentie van een foton lager kan krijgen is de ruimte groter laten worden! Oftewel uitdijing!

Als de waarnemer zich in diezelfde ruimte bevindt wordt zijn waarneming daardoor ook door beinvloed. Je mag (denk ik) aannemen dat het genoemde effect om die reden niet waarneembaar is.

Dopplerverschuiving van een foton is niets anders dan een verlengde of verkorte golf van licht doordat de lichtbron bewoog. Dit is dus ten tijde van creatie van het foton, niet erna

Wat te denken van een onafhankelijk van de lichtbron zich versnellende waarnemer?

Van de zwaartekracht van objecten op 12 mld lichtjaar voelen we hier niets. We voelen al bijna niets van de dichtstbijzijnde ster!!! Hier hoeft dus geen rekening gehouden te worden.

In de 12 mld jaar doorkruist het licht tal van zwaartekrachtvelden, bekende... maar veel meer nog onbekende. Het gaat mij dus niet alléén om zwaartekrachtvelden in het ontstaansgebied.

De uitdijing wordt niet meer bepaald door de massa in ons heelal! Maar door zogeheten donkere energie. Het heelal dijt ook niet vertraagt uit of krimt niet in, het heelal dijt VERSNELD uit!

Dat is inderdaad de thans meest aangehangen "theorie".

Slechts 4 procent van het heelal bestaat uit protonen en neutronen! 4%!!! 26% donkere materie waarvan we alleen weten dat het zwaartekracht uitoefend, en 70% donkere energie waar we.... tja niets van weten!

Daar zijn we het dus over eens.

Overigens is dat boek: "Moderne sterrenkunde" Volgens mij uit ongeveer 1985 dus niet meer zo 'modern' . Er is veel gebeurt in die vijftien jaar vooral kosmologie heeft echt revoluties ondergaan.

Je mag er nog drie jaar bijtellen. Overigens met een blad als Natuur&Techniek kun je - in beperkte mate - kennis wel up to date houden.

[Hallo1979]

De enige manier waarop je de frequentie van een foton lager kan krijgen is de ruimte groter laten worden! Oftewel uitdijing!

Als de waarnemer zich in diezelfde ruimte bevindt wordt zijn waarneming daardoor ook door beinvloed. Je mag (denk ik) aannemen dat het genoemde effect om die reden niet waarneembaar is.

Dit is roodverschuiving en wel waarneembaar

im 12mld jaar doorkruist het licht tal van zwaartekrachtvelden, bekende... maar veel meer nog onbekende. Het gaat mij dus niet alléén om zwaartekrachtvelden in het ontstaansgebied.

Daar vliegt licht zo snel langs, dat het verwaarloosbaar is.

[Anonymous]

De enige manier waarop je de frequentie van een foton lager kan krijgen is de ruimte groter laten worden! Oftewel uitdijing!

Als de waarnemer zich in diezelfde ruimte bevindt wordt zijn waarneming daardoor ook door beinvloed. Je mag (denk ik) aannemen dat het genoemde effect om die reden niet waarneembaar is.

Dit is roodverschuiving en wel waarneembaar

Ik denk dat we hier op een verschillende "golflengte" zaten...; Het wordt misschien wat moeilijk communiceren, maar naar mijn idee is er een verschil in uitdijing waarbij stelsels in één onveranderende ruimte zich van elkaar verwijderen en uitdijing waarbij de ruimte in de Einsteinse ruimte-tijd als het ware zélf wordt opgerekt (gekromd). In het laatste geval rekken we, met inbegrip van al onze referentiesystemen, mijns inziens allemaal mee en zullen we - in ieder geval binnen de schaal waarin we kunnen opereren - denk ik geen verschil merken.

im 12mld jaar doorkruist het licht tal van zwaartekrachtvelden, bekende... maar veel meer nog onbekende. Het gaat mij dus niet alléén om zwaartekrachtvelden in het ontstaansgebied.

Daar vliegt licht zo snel langs, dat het verwaarloosbaar is.

In die 12 mld jaar doorkruist het licht een ruimte die we nog maar nauwelijks "echt" kennen en die voor zover ik dat kan beoordelen verder goeddeels is gevuld met speculatieve wetenschap. (hypothesen/theorieën). Vanuit die gedachtegang had ik mijn vragen gesteld. Creatieve wetenschappers hebben de neiging zich vast te bijten in hun theorieën als zouden zij de waarheid hebben ontdekt. In die zin zijn theorieën vaak vergelijkbaar met religies,

Het zou mooi zijn als er in de kosmologie zoïets zou worden gehanteerd als in de kwantummechanica waarbij onzekerheden als het ware in de wetenschap worden ingebouwd. Nu dat er niet is vrees ik dat mijn vragen waarschijnlijk niet overtuigend kunnen worden beantwoord, althans niet voor iemand die zo eigenwijs is als ik.

[Anonymous]

In het laatste geval rekken we, met inbegrip van al onze referentiesystemen, mijns inziens allemaal mee en zullen we - in ieder geval binnen de schaal waarin we kunnen opereren - denk ik geen verschil merken.

Er is wel degelijk een roodverschuiving merkbaar die ontstaat door de uitdijning van de ruimte (lees ruimte). Deze roodverschuiving wordt verklaard in de ART.

[DePurpereWolf]

Sorry voor het laat instappen in de discussie. Maar heeft iemand ook ooit gedacht aan de invloed van het gravitatie veld op de ruimte?

Hier een quote uit het verre verleden die wetenschapsforum.nl nu al rijk is: invloed zwaartekracht op licht

Het is dus niet de massa die het licht afbuigt,

maar de massa die de tijd afbuigt die het licht afbuigt.

Aangezien bij een snelheid tijd met ruimte gerelateerd zijn.

Dit kan en mag ik vertalen in:

Het is dus niet de massa die het licht afbuigt,

maar de massa die de ruimte afbuigt die het licht afbuigt.

Suyver heeft gelijk als hij zegt dat er geen interactie is tussen EM-veld en gravitatieveld. Maar zoals hopelijk wel bekend is heeft de zwaartekracht wel degelijk invloed op ruimtetijd, en dat heeft weer invloed op licht.

Even een footnote. De engelse vertaling van ruimtetijd is spacetime, niets bijzonders, maar weet wel dat in de engelse taal bijna nooit een combinatie van twee woorden aan elkaar wordt geschreven. Spacetime is een woord, een natuurkundig fenomeen, met eigen betekenis geworden. Dus niet een combinatie van 2 woorden. Het is dus duidelijk dat je goed moet begrijpen wat spacetime is. Gebruik spacetime en de theorie van De Broglie (juist, die hele simple) en alles wordt stukke duidelijker.