Hubble-Volumen - Hubble volume
In Kosmologie ein Hubble Volumen oder Hubble Kugel , Unterlichtsphäre , kausale sphere und sphere Kausalitäts ein sphärischer Bereich des beobachtbaren Universums einen Beobachter umgebenden über die mit einer Geschwindigkeit von mehr recede von diesem Beobachter - Objekte als die Lichtgeschwindigkeit durch die Expansion des Universums . Das Hubble-Volumen entspricht ungefähr 10 31 Kubiklichtjahren.
Der richtige Radius einer Hubble-Kugel (bekannt als Hubble-Radius oder Hubble-Länge ) ist , wobei die Lichtgeschwindigkeit und die Hubble-Konstante ist . Die Oberfläche einer Hubble-Kugel wird als mikrophysikalischer Horizont , Hubble-Oberfläche oder Hubble-Grenze bezeichnet .
Allgemeiner kann der Begriff "Hubble-Volumen" auf jede beliebige Raumregion mit einem Volumen der Ordnung angewendet werden . Allerdings wird der Begriff auch häufig (aber fälschlicherweise) als Synonym für das beobachtbare Universum verwendet ; letzteres ist größer als das Hubble-Volumen.
Das Zentrum des Hubble-Volumens und des beobachtbaren Universums ist im Verhältnis zum Gesamtuniversum willkürlich, stattdessen ist es um den Beobachter zentriert.
Beziehung zum Alter des Universums
Die Hubble-Länge beträgt 14,4 Milliarden Lichtjahre im kosmologischen Standardmodell , etwas größer als das Alter des Universums , 13,8 Milliarden Jahre.
Hubble-Limit als Ereignishorizont
Für Objekte an der Hubble-Grenze hat der Raum zwischen uns und dem interessierenden Objekt eine durchschnittliche Expansionsgeschwindigkeit von c . In einem Universum mit konstantem Hubble-Parameter würde Licht, das derzeit von Objekten außerhalb der Hubble-Grenze emittiert wird, also niemals von einem Beobachter auf der Erde gesehen werden. Das heißt, die Hubble-Grenze würde mit einem kosmologischen Ereignishorizont zusammenfallen (einer Grenze, die Ereignisse trennt, die irgendwann sichtbar sind und solche, die nie sichtbar sind). Weitere Informationen finden Sie unter Hubble-Horizont .
Allerdings ist der Hubble-Parameter in verschiedenen kosmologischen Modellen nicht konstant, so dass die Hubble-Grenze im Allgemeinen nicht mit einem kosmologischen Ereignishorizont zusammenfällt. In einem sich verlangsamenden Friedmann-Universum zum Beispiel dehnt sich die Hubble-Kugel mit der Zeit aus und ihre Grenze überholt das von weiter entfernten Galaxien emittierte Licht, so dass Licht, das zu früheren Zeiten von Objekten außerhalb des Hubble-Volumens emittiert wurde, schließlich immer noch in der Kugel ankommen und von uns gesehen werden kann . Umgekehrt schrumpft das Hubble-Volumen in einem sich beschleunigenden Universum mit der Zeit, und seine Grenze überholt das von näheren Galaxien emittierte Licht, so dass Licht, das zu früheren Zeiten von Objekten innerhalb der Hubble-Kugel emittiert wurde, schließlich außerhalb der Kugel zurücktritt und nie von uns gesehen wird. Wenn die Schrumpfung des Hubble-Volumens aufgrund eines noch unbekannten Phänomens nicht aufhört (ein Vorschlag ist der "frühe Phasenübergang"), wird das Hubble-Volumen fast zu einem Punkt (aufgrund des Unschärfeprinzips sind reine Singularitäten unmöglich; auch ein Anteil ihrer Selbstinteraktionen sind energiereich genug, um entweichende Teilchen zu erzeugen), die die Kriterien des Urknalls erfüllen. Die Rechtfertigung dieser Ansicht ist, dass es kein subluminales Hubble-Volumen geben wird und die punktweise überluminale Expansion (die Verallgemeinerung der Urknalltheorie ) überall oder zumindest in einem weiten Bereich des Universums vorherrschen wird. In dieser zyklischen Kosmologie (es gibt viele andere zyklische Versionen) dehnt sich das Universum immer aus und kehrt nicht zu einer kleineren Standardgröße zurück (nicht-konforme, nicht-penroseanische expandierende zyklische Kosmologie ).
Beobachtungen deuten darauf hin, dass sich die Expansion des Universums beschleunigt , sodass einige Objekte, mit denen wir derzeit Signale austauschen können, eines Tages unsere Hubble-Grenze überschreiten werden. Aus unserer Sicht konnten wir jedoch keine solche Kreuzung, sondern nur ein 'Einfrieren' beobachten, da die zugehörige Rotverschiebung bei Annäherung an diese Grenze asymptotisch ins Unendliche anwachsen würde.