Paradoxon bei Bestimmung ferner Galaxien?

Question

Ich kriege den Knoten nicht aus dem Gedankengang: Eine Galaxie soll 13,7 Mia. LJ entfernt sein, d. h., das Licht ist bereits 13,7 Mia. Jahre unterwegs. Zu diesem Zeitpunkt in der Vergangenheit waren aber diese Galaxie und das, woraus heute die Erde ist, praktisch Nachbarn. Das Licht hätte die Materie, die heute die Erde bildet, schon ein paar Jährchen später treffen müssen. Schließlich war das Universum vor 13,7 Mia. Jahren ein paar Meter kleiner. Ist mein Gedankenansatz prinzipiell falsch oder gibt Effekte, die ich dabei übersehen habe (Inflation des Universums mit Überlichtgeschwindigkeit wird hier und da erwähnt, aber Raumausdehnung bedeutet ja nicht auch Auseinanderfliegen der Materie mit der gleichen Geschwindigkeit)?

Mimas · Accepted Answer

Naja, ein bisschen geht da schon durcheinander.
Du erwähnst die Phase der Inflation, in der sich das Universum mit Überlichtgeschwindigkeit ausdehnte.
Soweit ok.
Aber zu diesem Zeitpunkt bestand das Universum praktisch nur aus reiner Energie, die Entstehung der Materie erfolgte erst danach.
http://de.wikipedia.org/wiki/Urknall#Entwicklung_des_Universums

Unabhängig davon wird die Materie vom Raum bei dessen Expansion quasi mitgenommen.
Das ist auch der Grund, weshalb sich alle Galaxien voneinander entfernen. (von lokalen, gravitativ bedingten anderen Bewegungen jetzt mal abgesehen)
Der Raum dehnt sich von Beginn an fortwährend in ALLE Richtungen und ÜBERALL aus, anfangs deutlich schneller, später verringerte sich die Expansionsrate. (z.Z etwa 70 km/s/Mpc ; Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec)

Das muss man erstmal verstehen, dass die Ausdehnung des Raum an JEDEM Punkt im Universum stattfindet. Also auch genau hier.
Die Expansion ist nicht ein Phänomen, was irgendwo in weiter Ferne passiert, sondern hier und jetzt und überall im Universum gleichzeitig.

Daraus resultiert auch, dass weiter entfernte Galaxien sich schneller entfernen, als relativ nahe Galaxien.
Es liegt einfach mehr Raum zwischen uns und den weit entfernten Galaxien. Je mehr Raum zwischen den Objekten liegt, umso mehr Raum entsteht (sozusagen) pro Zeiteinheit dazwischen.
Geschwindigkeit ist Weg mal Zeit, daher entfernen sich weiter entfernte Objekte schneller von uns , als nahe.

Damit sind wir bei deiner 13,7 Mrd. Lj entfernten Galaxie.
Das Licht dieser Galaxie hat zwar 13,7 Mrd. Jahre hierher gebraucht, die Galaxie entstand aber nicht vor 13,7 Mrd. Jahren, sondern vermutlich etwa als das Universum 800 Mio. Jahre alt war.
Sie ist sicher eine der ersten Galaxien, aber dass wir sie erst jetzt entdecken, liegt schlicht an der zuvor fehlenden Leistungsfähigkeit der Instrumente.

Zur Verdeutlichung, das Hubble Ultra Deep Field ist ein Bild einer kleinen Region, aufgenommen über einen Zeitraum vom 3. September 2003 bis 16. Januar 2004!
Das heißt, das Hubbletelskop hat mehr als 4 Monate lang während 400 Erdumrundungen 800 Einzelbelichtungen mit einer Gesamtbelichtungsdauer von mehr als 11 Tagen von einem von der Erde aus betrachtet eigentlich sternlosen Bereich des Universums gemacht.
Entstanden ist das: https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Hubble_ultra_deep_field.jpg&filetimestamp=20081125003005
Siehe auch: https://de.wikipedia.org/wiki/Hubble_Ultra_Deep_Field

Ich will damit sagen, das Licht dieser Galaxie erreichte uns schon immer bzw. den Punkt im Universum wo sich heute unser Sonnensystem befindet, nur lagen dieser Punkt, wenn er denn schon zur Entstehungszeit dieser Galaxie existierte, und die Galaxie damals deutlich näher beieinander.
Nur ist seit der Entstehung dieser Galaxie sehr viel Zeit, fast 13 Mrd. Jahre vergangen, sie ist jetzt sehr weit entfernt und entsprechend lichtschwach. Zudem ist das Licht durch die Rotverschhiebung inzwischen in den ultravioletten Bereich verschoben.
Daher sind derartig weit entfernte Objekte nur schwer zu entdecken.

Ich hoffe, ich konnte mich einigermaßen verständlich ausdrücken und konnte dir helfen.

Paradoxon bei Bestimmung ferner Galaxien?

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