Rotverschiebung, Blauverschiebung -> Doppler Effekt?

Hallo zusammen

Mal eine Frage zur rotverschiebung entfernter Sterne.

Wenn man einen entfernten Stern beobachtet und dessen Licht in seine Spektralfarben aufsplittet, kann man eine Verschiebung der Spektrallinien sehen.
Das heisst, zum Beispiel sind die Spektrallinien des Wasserstoffs im Vergleich zu den Spektrallinien des Wasserstoffs unserer Sonne ins rote Spektrum verschoben. Diese rotverschiebung interpretieren wir wie den doppler Effekt und nehmen an, dass sich der beobachtete Stern von uns entfernt.

Soweit, so gut. Aber ein Stern emmitiert ja nicht nur sichtbares Licht, sondern eine ganze Fülle der elektromagnetischen Welle. Von Radiowelle über Mikrowelle, Infrarot, sichtbares Licht, UltraViolet, Röntgenstrahlung bis zur Gammastrahlung.

Man nimmt an, dass die emmitierte elektomagnetische Welle des beobachteten Sternes aufgrund der Raumausdehnung selbst auch gedehnt wird und somit die Wellenlänge lääänger wird. Sprich, sichbares Licht wird bei Entfernung der beobachteten Strahlungsquelle Rotverschoben.

Wen ich nun die elektromagneische Welle als ganzes nehmen, kann ich daraus auch schlussfolgern, dass Röntgenemmisionen zum Ultrviolett verschoben werden. Oder das rot des sichbares Lichts in Infrarot verschoben wird. Und natürlich auch Infrarot in die Mikrowelle u.s.w.

Sprich, die gesamte Emmision der elekrtomagnetischen Wellen der entfernten Strahlungsquelle wird gedehnt und längerwelliger. Stimmt das soweit?

Daraus resultiert für mich die Frage, wie kann ein extrem weit entferntes Objekt, welches sich fast am Rande des beobachtbaren Universums befindet Gammastrahlung aussenden. Diese Gammastrahlung die fast 13 Mrd Jahre im sich ausdehnenden Raum unterwegs war hätte doch bereits in den Röntgenstrahlungs oder Ultraviolett bereich verschoben sein müssen.

Wieso kommt also Gammastrahlung bei uns auch als Gammastrahlung an, ohne eine Rotverschiebung zu erleiden?

Ist da nicht in der gesamten annahme Rotverschiebung = Doppler Effekt der Wurm drin?

Gruss tom

Mafiatom schrieb:Wieso kommt also Gammastrahlung bei uns auch als Gammastrahlung an, ohne eine Rotverschiebung zu erleiden?

Die frage ist doch eher, ob das auch wirklich so ist, oder ob das Phänomen einfach schon rein gerechnet wurde, oder?

Würde nämlich wirklich all die schädliche Strahlung des ganzen Universums 1:1 auf uns einprasseln, hätten wir wohl auch ganz schlechte Karten zu überleben, denke ich. Weiß jetzt nicht ob das stimmt, aber da draußen gibt es ja einiges was so im Gamma- und Röntgenbereich strahlt.

navi12.0 schrieb:Würde nämlich wirklich all die schädliche Strahlung des ganzen Universums 1:1 auf uns einprasseln, hätten wir wohl auch ganz schlechte Karten zu überleben, denke ich. Weiß jetzt nicht ob das stimmt, aber da draußen gibt es ja einiges was so im Gamma- und Röntgenbereich strahlt.

Die gibt es schon, wird aber duch das Erdmagnetfeld abgeschirmt.

@Mafiatom
Ein gewisser Teil -von den näher liegenden Objekten- wird wohl 1:1 durchkommen, sicher. Da wirkt ja die Raumexpansion noch nicht ganz so stark. Aber alles von überall her? Stelle ich mir gerade als ziemlich viel vor. Was auch immer das bedeuten mag.

Mafiatom schrieb:weit entferntes Objekt, welches sich fast am Rande des beobachtbaren Universums befindet Gammastrahlung aussenden.

Ich gehe jetzt mal davon aus, dass Du damit auf die Quasare ansprichst, was anderes können wir ja auf die Entfernung kaum wahrnehmen.

Der Name Quasar leitet sich ab von "Quasi Stellares Objekt". Dies daher, weil man die Quasare zwar sehen konnte (und zwar im sichtbaren Licht), man sich aber auf Grund der weiten Entfernung, die man schon damals festgestellt hat, nicht erklären konnte, was das für ein Objekt sein sollte, dass da mit der Leuchtkraft von Millionen oder gar Milliarden Sternen durchgehend strahlte.

Heute wissen wir, das es sich um aktive Galaxienkerne handeln dürfte. Die es ja auch in kürzerer Entfernung gibt (von denen erhalten wir z. B. Röntgenstrahlung).

Dürfte also so sein, wie @navi12.0 schrieb:

navi12.0 schrieb:Die frage ist doch eher, ob das auch wirklich so ist, oder ob das Phänomen einfach schon rein gerechnet wurde, oder?

Mafiatom schrieb:Die gibt es schon, wird aber duch das Erdmagnetfeld abgeschirmt.

Das Erdmagnetfeld schützt uns nicht vor EM-Strahlung, sondern vor Teilchenstrahlung, zumindest vor dem Teil, der nicht neutral unterwegs ist.

Unser Schutzschild vor hochenergetischer EM-Strahlung ist die Atmosphäre, hervorzuheben sind dabei jene Gase, deren Moleküle besonders effizient arbeiten, wie z.B. Ozon. Natürlich wird dabei nicht alles herausgefiltert, wie die zahllosen Sonnenbrände auf den Häuten der gänzlich Sorglosen belegen, aber immerhin ein Anteil von ca. 20-40%.

Zur kosologischen Rotverschiebung: diese ist grundsätzlich vom Doppler-Effekt zu unterscheiden! Zudem beobachten wir weit entfernte Galaxien hier nicht bei den Wellenlängen, in denen die Galaxie "vor Ort" strahlt, sondern gemäß ihrer Entfernung und anderer Faktoren spektralverschoben. Das muss später dann rausgerechnet werden, um ein korrektes Ergebnis zu bekommen.

Kannst du mir evtl. ein Beispiel nennen, von welcher Galaxie du hier gesprochen hast? ...

Wieso kommt also Gammastrahlung bei uns auch als Gammastrahlung an, ohne eine Rotverschiebung zu erleiden?

Ich mache es mir mal einfach und verweise auf den Wikipedia Artikel

Wikipedia: Rotverschiebung

Ich habe ihn eben überflogen (und mein Schulwissen aufgefrischt), da werden doch (fast) alle Fragen angesprochen und gut erklärt.

Na jedenfalls kommt Gammastrahlung nicht nur aus dem Randbereich des sichtbaren Universums zu uns, sondern auch aus näheren Regionen. Richtig ist, daß die Gammastrahlung aus besagtem Randbereich dank der "Rotverschiebung" als deutlich langwelligere Strahlung bei uns ankommt und also keine Gammastrahlung mehr darstellt. Doch die Gammastrahlung aus nähergelegenen Regionen bleibt wohl überwiegend Gammastrahlung. Daher widerspricht die Rotverschiebung nicht dem Ankommen von Gammastrahlung auf der Erde.

Die Rotverschiebung hab auch ich längere Zeit fälschlicherweise als Dopplereffekt verstanden. Sachlich isses ja nicht gänzlich falsch. Durch die Raumexpansion wird die Position ferner Sterne natürlich zu einer "Entfernung" von uns. Aber die Rotverschiebung des Lichts, wenn sie bei uns ankommt, entspricht dann nicht mal eben dem Grad der Entfernungsgeschwindigkeit jener fernen Strahlungsquellen, auch wenn sie sich daraus errechnen läßt. Doch beim Dopplereffekt entspricht die Wellenlängenveränderung eben exakt linear der Geschwindigkeit des Objektes. Das Licht hingegen wird aber ausgesandt, ohne daß das ferne Objekt uns gegenüber eine Relativbewegung besitzen muß, und wird dann je länger es unterwegs ist, je mehr "gestreckt". Und wenn die Strahlung bereits die Hälfte des Weges hinter sich hat, dann expandiert das zwischen Quelle und Licht liegende Universum ja weiter, ohne daß diese Expansion dort noch Einfluß auf die "Dehnung" des Lichts auf dem Weg zu uns hat. Je näher das Licht bei uns ist, desto weniger Raumexpansion kommt ihm noch "in die Quere". Ferne Objekte entfernen sich also nicht linear in Relation zur Dehnung der Wellenlänge der Strahlung, wie sie bei uns ankommt, was der Dopplereffekt wäre. Sondern die Objekte werden eine größere Entfernungsgeschwindigkeit haben als die aus der Wellenlängendehnung linear zu ermitteln ist. Und zwar wird die Differenz umso größer ausfallen, je länger das Licht unterwegs ist.

Beim lesen dieser Beiträge kommt mir folgender Gedanke: Wenn (einfach gesprochen) die ausgesendeten Wellen immer länger werden, wären sie irgendwann auf der Erde nicht mehr wahrnehmbar, wenn das aussendende Objekt zu weit entfernt ist.

Vergleichen wir das mal mit dem kleinen Grymnir, der am Ufer eines Sees steht. Ich schmeiße einen Stein hinein, und Wellen breiten sich aus. Diese werden immer länger, und wenn ich weit genug geworfen habe, kommen sie niemals (zumindest nicht mehr sichtbar) am Ufer an.

Wenn ich die Erde bin, und der Stein der Himmelskorper, könnte ich ihn nicht wahrnehmen.

der dopplereffekt hat mit der eigenbewgung eines objektes zu tun.
die kosmologische rotverschiebung aber mit der expansions des raumes.

Mafiatom schrieb:Daraus resultiert für mich die Frage, wie kann ein extrem weit entferntes Objekt, welches sich fast am Rande des beobachtbaren Universums befindet Gammastrahlung aussenden.

natuerlich kann ein z.b. gammastrahlung emittierendes objekt auch sehr weit entfernt sein, nur das was bei uns ankommt ist halt durch die raumdehnung auch in die "laenge gezogen".

neoschamane schrieb:nur das was bei uns ankommt ist halt durch die raumdehnung auch in die "laenge gezogen".

Und wenn man Gammastrahlen " in die Länge zieht" wird eben zuerst Röntgenstrahlung draus, dann UV-Strahlung, dann sichtbares Licht, dann Infrarotstrahlung, und irgendwann werden Mikrowellen draus. Oder was noch mit noch niedriger Frequenz. Ist nur eine Frage, wie weit das Objekt von uns entfernt ist.

Grymnir schrieb:Wenn (einfach gesprochen) die ausgesendeten Wellen immer länger werden, wären sie irgendwann auf der Erde nicht mehr wahrnehmbar, wenn das aussendende Objekt zu weit entfernt ist.

Oh oh, da täuschst du dich aber. Sollte das Universum jemals eine Ausdehnung erreichen, die groß genug ist, um die Wellen auf 7,5 Hz (Erdfrequenz) zu dehnen, dann kommt es zur Resonanzkatastrophe und der Globus zerplatzt wie eine Seifenblase, ... echt wahr!

Grymnir schrieb:Beim lesen dieser Beiträge kommt mir folgender Gedanke: Wenn (einfach gesprochen) die ausgesendeten Wellen immer länger werden, wären sie irgendwann auf der Erde nicht mehr wahrnehmbar, wenn das aussendende Objekt zu weit entfernt ist.

Herzlichen Glückwunsch, Du hast soeben den Hubble-Radius entdeckt! (Das ist ehrlich gemeint; ist doch schön, was zu entdecken, selbst wenn andere das auch schon entdeckt haben.) Der Hubble-Radius ist jene Entfernung, in der sich die dort befindlichen Objekte durch die Raumexpansion bereits mit Lichtgeschwindigkeit von uns entfernen. Licht, welches von solchen Objekten in unsere Richtung abstrahlt, hat für uns eine unendlich lange Wellenlänge. Damit ist deren Strahlung für uns nicht wahrnehmbar. Jede Strahlung, die von einem weniger als lichtschnell sich "entfernenden" Objektes hat eine für uns endliche Wellenlänge. Auf dem Weg zu uns wird diese zwar durch die Raumexpansion noch gestreckt, doch wenn die Strahlung bei uns ankommt, ist die Wellenlänge dennoch eine endliche und damit zumindest hypothetisch wahrnehmbar.

Es gibt aber noch zwei andere Horizont-Definitionen für das beobachtbare Universum. Die eine ist die, daß die Raumexpansion zwischen einer Strahlungsquelle und uns schneller Raum "hinzufügt", als von der Strahlung im selben Zeitraum überwindet. Das ist ungefähr so, als würden zwei Ameisen auf einem Luftballon aufeinander zu krabbeln, aber Du bläst den Luftballon so schnell auf, daß sich die Ameisen dennoch immer mehr voneinander entfernen, wie schnell sie auch krabbeln. Dieser Horizont unseres sichtbaren Universums wird "Ereignishorizont" genannt. Dieser ist weniger weit von uns entfernt als der Horizont am Ende des Hubble-Radius'.

Der dritte Horizont ist der Partikelhorizont. Da das Universum rund 13,8 Milliarden Jahre alt ist, kann uns noch kein Licht aus so weit entfernten Regionen erreicht haben, von denen das Licht (bzw. "Partikel") bis zu uns länger als 13,8 Milliarden Jahre unterwegs ist (sind). Das heißt freilich nicht, daß diese fernen Objekte entsprechend über 13,8 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt sind bzw. waren, als das Licht losging. Damals waren die Objekte weit näher, heute sind sie weit ferner als 13,8 Milliarden Lichtjahre. Is wieder wie mit den Ameisen. Da ist ne Ameise, die in 5cm Entfernung ein Stück Zucker liegen sieht. Sie krabbelt drauf zu. Doch der Ballon wird gleichzeitig aufgeblasen. SIe krabbelt effektiv also weit mehr als 5cm, bis sie den Zucker erreicht hat. Und wenn sie ihn erreicht hat, ist ihr Startpunkt nochmals deutlich weiter von der Ameise am Zucker entfernt als die gelaufene Strecke.

@perttivalkonen
Verstehe ich das richtig, der Hubble-Radius ist sowas wie der nicht-sichtbare "Rand" des Universums?

Hab grad versucht mich etwas verständlich zu lesen in deinem Wiki-Link. Verstehe nicht so ganz was die damit meinen:

Der Hubble-Radius startet gemäß Standardmodell der Kosmologie beim Urknall mit dem Wert Null, steigt anschließend stark bis zum heutigen Wert an und wird in einigen Milliarden Jahren bei einem Wert etwas über dem heutigen stagnieren. Der Hubble-Parameter ist entsprechend seit dem Urknall stark gefallen und fällt auch heute noch weiter.

Demnach müsste man doch denn von dem Big Crunch ausgehen, oder eher dem Big Chill, oder?

@skagerak

Ehrlich gesagt kommt mir dieser Teil auch etwas spanisch vor:

Liegt zusätzlich zur Fluchtgeschwindigkeit eine Pekuliargeschwindigkeit vor, kann diese dazuaddiert werden. Ein ausgehendes Photon am Hubble-Radius würde sich beispielsweise mit 2c von uns entfernen und ein eingehendes mit 0c.

Blues666 schrieb:Ehrlich gesagt kommt mir dieser Teil auch etwas spanisch vor:

Das veranlasste mich eben zu der Frage mit dem nicht-sichtbaren "Rand", wenn ich es denn richtig verstanden habe. Also eingehend in dem Fall ein Photon das sich in unsere Richtung bewegt.

skagerak schrieb:Verstehe ich das richtig, der Hubble-Radius ist sowas wie der nicht-sichtbare "Rand" des Universums?

Ein "Rand des Universums" ist mit dem Hubble-Radius schon mal nicht beschrieben. Einen solchen dürfte es nicht einmal geben nach derzeitigem kosmologischen Vorstellungsspektrum.

Der mit dem Hubble-Radius definierte "Rand" ist eine von mehreren (von mir angesprochenen) Möglichkeiten der Bezeichnung des "Sichtbarkeitsrandes", also für die Bestimmung des sichtbaren Universums. Aber das ist weniger ein Rand, sondern mehr ein Horizont. So, wie auch der irdische Horizont nur die Grenze der sichtbaren Erde bezeichnet, aber keinerlei "Randeigenschaften" für die Erde besitzt.

skagerak schrieb:Demnach müsste man doch denn von dem Big Crunch ausgehen, oder eher dem Big Chill, oder?

???

perttivalkonen schrieb: skagerak schrieb:
Demnach müsste man doch denn von dem Big Crunch ausgehen, oder eher dem Big Chill, oder?
perttivalkonen schrieb:
???

Weiß auch nicht, verstehe grad dass ich da was nicht verstanden hab, weil ich das nur mit halbem Kopf durchgelesen habe ;)

Also vergiss meine Frage bitte.


Aber dazu:

Ein "Rand des Universums" ist mit dem Hubble-Radius schon mal nicht beschrieben. Einen solchen dürfte es nicht einmal geben nach derzeitigem kosmologischen Vorstellungsspektrum.

Da hätte ich wohl auch besser schreiben sollen "nicht-sichtbarer Rand des beobachtbaren Universums".

Peter0167 schrieb am 20.12.2018:dann kommt es zur Resonanzkatastrophe und der Globus zerplatzt wie eine Seifenblase, ... echt wahr!

Nein! Doch! Oh!

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