Hoe is het mogelijk dat we hele sterrenstelsels van ons zien wegbewegen?

[MartinusVB]

We kunnen enkel in het verleden kijken. De maan is van zo'n 1.3 seconden geleden omdat de maan zo'n 1.3 lichtseconden van ons vandaan staat. De zon zoals we ze zien is de zon zoals ze acht minuten geleden was, omdat de zon zo'n 8 lichtminuten van ons vandaan staat.
 
Stel dat we een sterrenstselsel zien dat van ons vandaan wegbeweegt door de uitdijing van de ruimte aan superlumineuze snelheden, hoe is het mogelijk dat we zowel de voorste als de achterste ster op een locatie zien in dat sterrenstelsel? We zouden het sterrenstelsel moeten uitéén zien vallen, niet?
 
We ontvangen het licht van die sterren miljoenen jaren van elkaar verwijderd. De voorste ster is uit een tijdperk, miljoenen jaren later, dan de achterste ster. Toch vinden we ze op ongeveer dezelfde locatie als behorend tot een zelfde sterrenstelsel dat aan superlumineuze snelheden van ons wegbeweegt ten gevolge van de uitdijing van het heelal. Hoe is dat mogelijk? 

[jkien]

Een foto van een sterrenstelsel is inderdaad een soort momentopname waarop de voorste sterren een paar miljoen jaar ouder zijn dan de achterste. Maar een paar miljoen jaar is verwaarloosbaar ten opzichte van de levensduur van een sterrenstelsel. Voor de snelheidsmeting (redshift) van het helderste deel van het stelsel, de kern, maakt het niets uit.
 
(Wat bedoel je met het woord superlumineus? Ik heb er nog nooit van gehoord, maar het klinkt wel ontzagwekkend).

[mathfreak]

Wat bedoel je met het woord superlumineus? 

Van Wikipedia: "Sneller dan licht (<b>Faster Than Light</b>, <b>FTL</b>, <b>superluminaal</b>) is het transport van informatie, elektromagnetische straling of materie met een snelheid groter dan de lichtsnelheid."

[jkien]

Van Wikipedia: "Sneller dan licht (<b>Faster Than Light</b>, <b>FTL</b>, <b>superluminaal</b>) is het transport van informatie, elektromagnetische straling of materie met een snelheid groter dan de lichtsnelheid."

 
O jee, het lijkt wel een huiswerktopic met een cryptische aanwijzing die ik moet ontraadselen. In Wikipedia bestaat het woord superlumineus niet, dat is duidelijk. De aanwijzing betekent misschien dat superlumineus een verbastering is van superluminaal. Ok. De volgende vraag is dan wat superluminaal te maken heeft met een sterrenstelsel 'waarvan we zien dat hij van ons wegbeweegt'.

[mathfreak]

Zie https://en.wikipedia.org/wiki/Superluminal_motion

[MartinusVB]

Misschien had ik het woord 'superlumineus' beter niet gebruikt. Het betekent gewoon 'sneller dan licht'. Maar dat is hier eigenlijk niet van toepassing, want anders zouden we de fotonen niet kunnen zien van zo'n sterrenstelsel, mocht het zich sneller dan licht van ons wegbewegen tgv de uitdijing van het heelal.
 
Het gaat er mij om dat zelfs als je de kern van een sterrenstelsel bekijkt, het toch onmogelijk is dat we dit hele sterrenstelsel zien mee wegbewegen met de uitdijing van het heelal. Aangezien elke ster die we daar zien van een totaal ander tijdstip in de verleden stamt, en dus zouden we elk van die sterren op een andere locatie moeten zien ten gevolge van de uitdijing van het heelal. Ze zijn immers miljoenen jaren van elkaar verwijderd in de tijd. Toch zien we het sterrenstelsel als één geheel van ons wegbewegen. 

[Michel Uphoff]

Wat je nu precies bedoelt is mij niet echt duidelijk.
 
Denk je dat het onmogelijk is een sterrenstelsel te zien in de waargenomen vorm als het heelal uitdijt, omdat het sterrenstelsel dan dus ook uitdijen moet en de sterren ervan uit elkaar getrokken moeten worden?
 
Zo ja, de uitdijing van het heelal heeft geen invloed op de afmetingen van sterrenstelsels.
 
De 'kracht' waarmee het heelal uitdijt is zo gering dat alle gebonden objecten en systemen (stenen, planeten, maar ook door zwaartekracht gebonden systemen als Aarde en Maan, of ons zonnestelsel en ook de Melkweg en andere sterrenstelsels) niet meedoen met die expansie.
 
Zie ze als knopen die vastgeplakt zijn op een ballon. Ze gaan als we de ballon opblazen van elkaar weg, maar worden niet groter.
 
Pas als de systemen extreem groot worden (dan hebben we het over honderden miljoenen lichtjaren groot en dat is enorm veel groter dan een sterrenstelsel) gaan ze meedoen met de uitdijing van het heelal. De grootse gebonden systemen in het heelal zijn de superclusters, die kunnen bestaan uit honderdduizenden sterrenstelsels. Er zijn naar schatting 10 miljoen superclusters in het heelal, en die superclusters doen wel volledig mee met de expanssie van het universum, en verwijderen zich dus van elkaar.
 
Als jouw vraag iets anders behelst, probeer hem dan zo nauwkeurig mogelijk op te stellen.

[Bladerunner]

Stel dat we een sterrenstselsel zien dat van ons vandaan wegbeweegt door de uitdijing van de ruimte aan superlumineuze snelheden, hoe is het mogelijk dat we zowel de voorste als de achterste ster op een locatie zien in dat sterrenstelsel? We zouden het sterrenstelsel moeten uitéén zien vallen, niet?
 

 
Als een lichtbron beweegt t.o.v. de waarnemer ontstaat er roodverschuiving (net als dat een zich verwijderende sirene lager gaat klinken). Er zijn echter twee soorten roodverschuivingen omdat er ook twee soorten bewegingen zijn.
Je hebt de gewone roodverschuiving die we ook wel het Dopplereffect noemen en je hebt de kosmologische roodverschuiving. De eerste wordt veroorzaakt door de beweging die het stelsel heeft t.o.v. ons. En die beweging ligt ver onder de lichtsnelheid. De andere is de roodverschuiving die wordt veroorzaakt door de expansie van het heelal. Dus lokaal beweegt een stelsel t.o.v. ons met een 'normale' snelheid want ook wij zijn onderhevig aan die zelfde expansie en bewegen dus ook.
Maar hoe verder weg een stelsel ligt, hoe sterker het effect van de kosmologische roodverschuiving is t.o.v. het Dopplereffect.
 
Als nu het stelsel net zo groot is als onze Melkweg, m.a.w.: 100.000 tot 180.000 lichtjaar en we zien het stelsel schuin, dan kun je spreken over 'voorste' en 'achterste' sterren, maar het leeftijd verschil is dan maximaal 180.000 jaar en geen 'miljoenen'.
 
De lokale zwaartekracht in een sterrenstelsel is zoals Michel al zegt veel sterker dan de 'kracht' veroorzaakt door de expansie die tevens versneld plaatsvind en helemaal geen 'G-krachten' lijkt te veroorzaken zoals je bij een gewone versnelling van een object zou verwachten. Die versnelling en daarmee eigenlijk de expansie zelf wordt mogelijk veroorzaakt door de hypothetische donkere energie die vooralsnog geen waarneembare interactie heeft op lokale schaal.

[MartinusVB]

Wat ik bedoel is: Als we een sterrenstelsel driedimensionaal zien, dan kijken we terug in de tijd wanneer we de achterkant van het sterrenstelsel bekijken.  Als het sterrenstelsel 180000 lichtjaar groot is in diameter dan is het verschil in leeftijd tussen de geobserveerde sterren vooraan en de geobserveerde sterren achteraan zo'n 180000 jaar. Omdat het licht van de achterste sterren ons veel later in de tijd bereikt. Dat is wat we door de telescoop zien en weten over deze sterren. De achterste sterren moeten we dus eerder verder van ons verwijderd zien door de uitdijing van het heelal dan de voorste sterren. Er zitten immers 180000 jaren tussen. De achterste sterren moeten veel verder van ons verwijderd zijn ten gevolge van de uitdijing van het heelal dan de voorste. Zij zijn 180000 jaar eerder verder 'uitgedijd' dan de voorste.
 
Wat ik bedoel is: we kunnen het sterrenstelsel onmogelijk als een geheel zien wegbewegen van ons. omdat elke ster die we zien uit een ander moment in het verleden stamt.

[Michel Uphoff]

Dat leeftijdsverschil klopt, maar 180.000 jaar is niet veel voor een ster waarvan de gemiddelde leeftijd zo rond de 10 miljard jaar ligt.
 

De achterste sterren moeten we dus eerder verder van ons verwijderd zien door de uitdijing van het heelal dan de voorste sterren.

 
Maar dat klopt dus niet. De sterrenstelsels zijn gebonden systemen, en doen niet mee met de expansie, zie mijn eerdere bericht.

[Bladerunner]

Je ziet het verkeerd. Ik heb boven mijn reactie aangepast. Mogelijk begrijp je het nu.
Het sterrenstelsel als geheel dijt namelijk niet uit. Het is de 'ruimte' die uitdijt waarin het stelsel zit.

[MartinusVB]

Als de ruimte uitdijt, dan verplaatsten de sterrenstelsels als geheel zich toch (verder weg van ons vandaan)?
En ik begrijp uit jullie uitleg dat alle sterren in dat sterrenstelsel bij elkaar blijven, maar is het niet zo dat we de aparte sterren zouden moeten 'zien' op geheel verschillende locaties van elkaar omdat dat gehele sterrenstelsel op verschillende momenten in het verleden op andere locaties was ten gevolge van de uitdijing?
Een oudere ster zouden we op een andere locatie moeten 'zien' dan een jongere ster ten gevolge van die uitdijing, zelfs al blijven de sterren in werkelijkheid bij elkaar.
In 'het nu' bevinden al die sterren zich op hetzelfde moment bij elkaar in dat sterrenstelsel, maar we observeren het licht van elk van die sterren zodanig dat er een verschil van duizenden jaren tussenzit.
 
We zouden de aparte sterren op verschillende locaties moeten observeren volgens mij omdat dat gehele sterrenstelsel op elk moment in de tijd op een andere locatie was door die uitdijing. 
 
Snap je wat ik bedoel? Ook al blijven die sterren bij elkaar, we zouden de aparte sterren op andere locaties moeten 'zien' door een telescoop omdat de sterrenstelsels zich als geheel verplaatsten door de uitdijing doorheen de tijd.

[Michel Uphoff]

we kunnen het sterrenstelsel onmogelijk als een geheel zien wegbewegen van ons. omdat elke ster die we zien uit een ander moment in het verleden stamt

 
Dat verschil is 'maar' zeg eens 200.000 jaar. De achterste sterren die we zien zijn dus 200.000 jonger dan de voorste sterren. In die 200.000 jaar zal het sterrenstelsel mogelijk wat van vorm veranderd zijn. Die vormverandering zien we dus met een tijdsverschil, en daardoor kan het sterrenstelsel als geheel wat vervormd weergegeven worden.
 
Of de ruimte tussen de sterren al dan niet uitzet, is niet van belang. Allereerst is het, als dat al het geval is in gebonden systemen en daar is nog discussie over, extreem weinig. Ongeveer 850.000 kilometer in die 200.000 jaar tijdverschil, en dat is helemaal niets vergeleken met de 2.000.000.000.000.000.000 (twee triljoen) kilometer doorsnede van zo'n sterrenstelsel. Het is minder dan de diameter van een normale ster, en volkomen onzichtbaar voor zelfs de sterkste telescopen.
 
Maar zoals gezegd, doen de sterren niet mee met die uitdijing en ze behouden dus gemiddeld hun posities t.o.v. elkaar.

[Bladerunner]

We observeren de apparte sterren op verschillende locaties (of zouden dat toch moeten) omdat dat gehele sterrenstelsel op elk moment in de tijd op een andere locatie was door die uitdijing.

 
We zien als gevolg van de afstanden alles op de leeftijd die het stelsel had op het moment dat het licht dat stelsel verliet. Dus een sterrenstelsel dat op 1 miljoen lichtjaar van ons vandaan staat laat zien hoe het er 1 miljoen jaar geleden uitzag. Kijken we naar een ster die deel uitmaakt van ons eigen stelsel dan heb je het zelfde alleen met kleinere verschillen zoals b.v. 100 lichtjaar.
Het licht van de ene ster in dat verre stelsel bereikt ons inderdaad 'iets' eerder dan een andere ster maar men geeft in de regel alle sterren in dat stelsel de zelfde 'ouderdom' omdat de verschillen op kosmologische schaal te klein zijn.
Maar die verschillende tijden staan los van de expansie zelf. Die heeft daar niets mee te maken omdat het stelsel lokaal geen last heeft van die expansie terwijl lokale veranderingen op zo'n kleine schaal plaatsvinden dat dit vaak niet eens afzonderlijk is waar te nemen tenzij je twee foto's met een zeer groot tijdsverschil ertussen kunt vergelijken en je ook daadwerkelijk de afzonderlijke sterren daar goed op kunt zien.

[MartinusVB]

Ik blijf het toch moeilijk vinden om het te begrijpen.
 
Stel dat de geobserveerde sterren achteraan sterren zijn van 100000 jaar eerder in de tijd dan de geobserveerde sterren vooraan (omdat het sterrenstelsel 100000 lichtjaar in diameter is en we het lichtjes schuin van de zijkant kunnen zien), zijn die geobserveerde achterste sterren door de expansie toch veel verder van ons verwijderd dan de veel jongere sterren vooraan? Het zijn veel oudere sterren achteraan die uit een heel ander tijdperk stammen en dus verder van ons weggedijd zijn dan de voorste en jongste sterren.
 
Uiteraard heeft de expansie van het heelal lokaal geen invloed op het sterrenstelsel, maar de observatie van het ontvangen licht van die sterren zou anders moeten zijn. We zouden geen heel sterrenstelsel van ons moeten zien wegbewegen als geheel.
We zouden aparte sterren moeten zien. Omdat ze duizenden jaren van elkaar verschillen in de tijd.
 
Er zit immers 100000 jaar verschil tussen de geobserveerde objecten. Er kan ook geen zwaartekracht zijn tussen al de geobserveerde sterren in zo'n geobserveerd melkwegstelsel, daar het het licht betreft van sterren uit een geheel ander moment op de tijdlijn in het verleden, wanneer we er door de telescoop naar kijken.
 
Ik begrijp bijvoorbeeld ook niet hoe wetenschappers de zwaartekracht van zo'n sterrenstelsel berekenen op basis van licht van sterren dat duizenden jaren van elkaar verschilt in tijd.
 
In 100.000 jaar tijd is er heel wat expansie gebeurt in het heelal waardoor de achterste veel  oudere sterren vele malen verder van ons weg zouden moeten zijn dan de voorste jongere sterren. Hun - door ons geobserveerde - locaties zouden moeten verschillen na al die jaren. Die achterste sterren zouden zich op een geheel andere locatie moeten bevinden ten opzichte van de voorste wanneer we ze observeren, denk ik. Ookal heeft de expansie lokaal geen invloed op zo'n sterrenstelsel.
 
 
.