Zien we de wet van Hubble in werking door onze telescoop, of kijken we hoe verder weg, hoe meer in het verleden?

[MaartenV]

Ik ben gefascineerd door de gedachte dat hoe verder we van ons vandaan kijken door onze telescoop, we verder in het verleden kijken. We zien niet een ster zoals die nu is, maar zoals die was zoveel jaren geleden omdat het licht ons nu pas bereikt.

Tegelijk zeggen natuurkundigen dat hoe verder weg je kijkt, hoe meer we de sterrenstelsels van ons weg zien bewegen. Dit is de wet van Hubble. Men ziet dat door de roodverschuiving van het uitgezonden licht van deze verre sterrenstelsels. Hoe verder weg, hoe sneller het uitgezonden licht van het waargenomen object naar het rode deel van elektromagnetisch spectrum verschuift.

Maar beide ideeën lijken logisch onverenigbaar met elkaar. Ofwel kijk je hoe verder weg, hoe meer in het verleden. En in dat geval zie je sterrenstelsels dichter bij elkaar staan, hoe verder weg je kijkt indien uitdijing plaatsvond. Hoe verder in het verleden, hoe dichter de sterrenstelsels nog bij elkaar stonden. Ofwel meen je dat hoe verder je een sterrenstelsel van jou vandaan ziet, hoe sneller het zich van je af beweegt in het nu. Hoe verder weg van jou, hoe verder ze uit elkaar staan. Het kan niet beide tegelijk waar zijn, denk ik dan.

[lanier]

https://nl.wikipedia.org/wiki/Wet_van_Hubble

Lijkt me een duidelijk verhaal.

[MaartenV]

Hoe verklaar je dan dat je enkel het verleden kan zien door je telescoop, Ianier?
Dat hoe verder je kijkt, hoe meer je sterrenstelsels uit het verleden ziet, en dus hoe dichter we ze juist bij elkaar zouden moeten zien staan, hoe verder van ons vandaan. Omdat het universum meer uitgedijd is vandaag tegenover toen. We zouden eigenlijk het omgekeerde van de wet van Hubble moeten zien. Want in het verleden stond alles dichter bij elkaar.

[Mullog]

Hoe verklaar je dan dat je enkel het verleden kan zien door je telescoop, Ianier?

Niet alleen door je telescoop. Als ik naar mijn vrouw kijk, tegenover mij aan tafel, zie ik haar ook in het verleden. Het licht heeft een constante snelheid. Als er een afstand overbrugt moet worden kost dat tijd. Dat duurt langer naarmate de afstand groter is. De maan zien we circa 1 seconde in het verleden. De zon een minuut of 8 en ga zo maar door.

Dat hoe verder je kijkt, hoe meer je sterrenstelsels uit het verleden ziet, en dus hoe dichter we ze juist bij elkaar zouden moeten zien staan, hoe verder van ons vandaan. Omdat het universum meer uitgedijd is vandaag tegenover toen.

Je ziet niet meer sterrenstelsels uit het verleden. Je ziet hetzelfde aantal sterrenstelsels alleen is er een verschil in de tijd dat je terug kijkt. Als je naar het Zonnebloemstelsel kijkt zie je het zoals het er 37 miljoen jaar geleden uit zag. Kijk je naar het Zwarte Oogstelsel dan zie je dat zoals het er 19 miljoen jaar geleden uitzag.

Wij zien nu een beeld van hoe deze stelsels er toen uitzagen op de locatie waar ze toen stonden. Voor de stelsel die ik noem zijn er inmiddels 37 en 19 miljoen jaar verstreken ten opzichte van ons aardse nu (gemakshalve eventuele relativistische effecten buiten beschouwing gelaten). Het is raden wat er allemaal gebeurd kan zijn met die stelsels in die periode. Het enige wat we zeker weten is dat ze verder van ons af bewogen hebben en aan het bewegen zijn (gezien de afstand voor die twee lijkt mij dat een veilige aanname).

Hoe verder weg, hoe sneller het uitgezonden licht van het waargenomen object naar het rode deel van elektromagnetisch spectrum verschuift.

Bovenstaande formulering klopt niet. Het licht verschuift niet sneller naar het rode deel van het spectrum, het spectrum is naar rood verschoven (dat is wat anders, zie ook dopplereffect)

[MaartenV]

Hoe verklaar je dan dat je enkel het verleden kan zien door je telescoop, Ianier?

Niet alleen door je telescoop. Als ik naar mijn vrouw kijk, tegenover mij aan tafel, zie ik haar ook in het verleden. Het licht heeft een constante snelheid. Als er een afstand overbrugt moet worden kost dat tijd. Dat duurt langer naarmate de afstand groter is. De maan zien we circa 1 seconde in het verleden. De zon een minuut of 8 en ga zo maar door.

Ja, tuurlijk. Zelfs je computer voor je neus en de lettertjes die je ziet in de zin op het scherm zijn uit verschillende momenten in het verleden. Het beeld dat je hebt van je computer voor je neus is eigenlijk een configuratie van pixels uit verschillende momenten in het verleden.

Dat hoe verder je kijkt, hoe meer je sterrenstelsels uit het verleden ziet, en dus hoe dichter we ze juist bij elkaar zouden moeten zien staan, hoe verder van ons vandaan. Omdat het universum meer uitgedijd is vandaag tegenover toen.

Je ziet niet meer sterrenstelsels uit het verleden. Je ziet hetzelfde aantal sterrenstelsels alleen is er een verschil in de tijd dat je terug kijkt.

Je interpreteert mijn zin verkeerd. Ik bedoel: hoe verder je kijkt in het verleden, hoe dichter de sterrenstelsels bij elkaar zouden moeten staan, gezien de theorie luidt dat het universum is uitgedijd.

Als je naar het Zonnebloemstelsel kijkt zie je het zoals het er 37 miljoen jaar geleden uit zag. Kijk je naar het Zwarte Oogstelsel dan zie je dat zoals het er 19 miljoen jaar geleden uitzag.

Inderdaad: sterker zelfs: de achterste ster die je ziet in zo'n draaiend stelsel, komt uit een verder moment in het verleden dan de voorste ster die je ziet. Dus als de uitdijing van het heelal een feit zou zijn, zouden we de voorste ster veel verder van ons vandaan moeten zien dan de achterste, omdat dan het heelal meer uitgedijd was tijdens het bestaan van de voorste ster dan de veel oudere achterste ster. (begrijp je?) Omdat, zoals je al eerder aangaf, het licht tijd nodig heeft ons oog te bereiken.

Wij zien nu een beeld van hoe deze stelsels er toen uitzagen op de locatie waar ze toen stonden. Voor de stelsel die ik noem zijn er inmiddels 37 en 19 miljoen jaar verstreken ten opzichte van ons aardse nu (gemakshalve eventuele relativistische effecten buiten beschouwing gelaten). Het is raden wat er allemaal gebeurd kan zijn met die stelsels in die periode. Het enige wat we zeker weten is dat ze verder van ons af bewogen hebben en aan het bewegen zijn (gezien de afstand voor die twee lijkt mij dat een veilige aanname).

Ja, dat wist ik al. Maar de vraag is: wat zien we? Of wat zouden we moeten zien? We zouden ze dichter bij elkaar moeten zien staan, hoe verder ze van ons wegstaan, is het niet? Omdat toen alles dichter bij elkaar stond.

Hoe verder weg, hoe sneller het uitgezonden licht van het waargenomen object naar het rode deel van elektromagnetisch spectrum verschuift.

Bovenstaande formulering klopt niet. Het licht verschuift niet sneller naar het rode deel van het spectrum, het spectrum is naar rood verschoven (dat is wat anders, zie ook dopplereffect)

Inderdaad slecht geformuleerd van mij. Maar ik bedoelde de dopplershift: of simpelweg de verandering van kleur.

Mullog, je begrijpt mijn vraag niet goed, denk ik. Als de theorie van de uitdijing van het heelal waar is, dan zouden we sterrenstelsels die verder weg van ons staan, dichter bij elkaar moeten staan in plaats van meer uit elkaar. Omdat vroeger alles dichter bij elkaar stond. Dat is wat ik bedoel.

[Mullog]

Mullog, je begrijpt mijn vraag niet goed, denk ik. Als de theorie van de uitdijing van het heelal waar is, dan zouden we sterrenstelsels die verder weg van ons staan, dichter bij elkaar moeten staan in plaats van meer uit elkaar. Omdat vroeger alles dichter bij elkaar stond. Dat is wat ik bedoel.

Ik begrijp je vraag wel maar ik merk dat het lastig is uit te leggen.

Daarom terug naar de bekendste analogie van een uitdijend heelal. De stippen op een ballon. Als je de ballon opblaast en een stip als centraal beschouwd dan zie je dat alle stippen zich van die stip verwijderen (feitelijk verwijderen ze zich allemaal van elkaar natuurlijk). De stippen verwijderen zich sneller van de "centrale" stip naarmate ze er verder van verwijderd zijn (zo ook met sterrenstelsels in het heelal). Dit kan voor een deel een verklaring zijn.

Een andere verklaring is misschien dat je vraag uitgaat van een soort van uniforme verdeling van sterrenstelsels door het hele universum heen. Maar dit is niet het geval. De structuur van het universum bestaat uit (super)clusters van sterrenstelsels met daartussen gapende leegtes. De structuur lijkt op een schuimbad, zeepbellen met niks erin. Deze ongelijkmatige verdeling spreekt tegen je hypothese.

Inderdaad: sterker zelfs: de achterste ster die je ziet in zo'n draaiend stelsel, komt uit een verder moment in het verleden dan de voorste ster die je ziet. Dus als de uitdijing van het heelal een feit zou zijn, zouden we de voorste ster veel verder van ons vandaan moeten zien dan de achterste, omdat dan het heelal meer uitgedijd was tijdens het bestaan van de voorste ster dan de veel oudere achterste ster. (begrijp je?)

Nee, dit begrijp ik niet. Op sterrenstelsel niveau (lokaal) speelt de uitdijing (nog) geen rol (een theorie is dat de uitdijing altijd versneld doorgaat totdat zelfs atomen hieronder bezwijken, maar dat duurt nog ff). Dus de achterste ster zien we wat verder in het verleden dan de voorste maar meer ook niet.

[lanier]

Hoe verklaar je dan dat je enkel het verleden kan zien door je telescoop, Ianier?
Dat hoe verder je kijkt, hoe meer je sterrenstelsels uit het verleden ziet, en dus hoe dichter we ze juist bij elkaar zouden moeten zien staan, hoe verder van ons vandaan. Omdat het universum meer uitgedijd is vandaag tegenover toen. We zouden eigenlijk het omgekeerde van de wet van Hubble moeten zien. Want in het verleden stond alles dichter bij elkaar.

Dit zegt de wet van Hubble:
Hoe verder de sterrenstelsels van onze aarde staan, hoe sneller ze zich van ons verwijderen.

We zien de sterrenstelsels in lagen achter elkaar en de afstand is tevens bepalend voor de lichtsterkte. Het is heel lastig om sterrenstelsels op grote afstand te ontdekken omdat er allerlei andere sterrenstelsels voor staan en omdat ze bijzonder weinig licht geven.

[MaartenV]

Ok, bedankt voor de verheldering.

[MaartenV]

Inderdaad: sterker zelfs: de achterste ster die je ziet in zo'n draaiend stelsel, komt uit een verder moment in het verleden dan de voorste ster die je ziet. Dus als de uitdijing van het heelal een feit zou zijn, zouden we de voorste ster veel verder van ons vandaan moeten zien dan de achterste, omdat dan het heelal meer uitgedijd was tijdens het bestaan van de voorste ster dan de veel oudere achterste ster. (begrijp je?)

Nee, dit begrijp ik niet. Op sterrenstelsel niveau (lokaal) speelt de uitdijing (nog) geen rol (een theorie is dat de uitdijing altijd versneld doorgaat totdat zelfs atomen hieronder bezwijken, maar dat duurt nog ff). Dus de achterste ster zien we wat verder in het verleden dan de voorste maar meer ook niet.

Het beeld is moeilijk in woorden uit te leggen. Wat ik bedoel is het volgende:

Omdat we in het verleden kijken, zal een ster vooraan van een later moment in de tijd zijn dan de ster die we achteraan eenzelfde sterrenstelsel zien.
Stel dat de diameter van het sterrenstelsel 100.000 lichtjaren is, zit er 100.000 jaar verschil tussen het licht van de voorste ster tegenover het licht dat ons bereikt vanaf de achterste ster. Toch zien we beide sterren tegelijk van ons wegdijen op gelijke wijze, alhoewel ze vanuit een heel ander tijdperk zijn.

In 100.000 jaren is het heelal heel wat meer uitgedijd. Dus zouden we die voorste ster op een heel andere plaats moeten zien dan die achterste ster van dat sterrenstelsel. Want er is veel meer uitdijing geweest op een later moment in de tijd dan 100.000 jaar in de tijd terug.
Maar we zien een heel sterrenstelsel alsof het als geheel van ons verwijderd op hetzelfde moment. Dit terwijl al die sterren uit een ander moment in het verleden stammen.

(ik hoop dat je een beetje kan begrijpen wat ik wil zeggen. Ik besef dat ik het moeilijk verwoord).

[Bonjour]

Stel dat de diameter van het sterrenstelsel 100.000 lichtjaren is, zit er 100.000 jaar verschil tussen het licht van de voorste ster tegenover het licht dat ons bereikt vanaf de achterste ster. Toch zien we beide sterren tegelijk van ons wegdijen op gelijke wijze, alhoewel ze vanuit een heel ander tijdperk zijn.

Dat betwijfel ik. Ik denk dat er dopplereffecten waargenomen worden.

[axxyanus]

Als je naar het Zonnebloemstelsel kijkt zie je het zoals het er 37 miljoen jaar geleden uit zag. Kijk je naar het Zwarte Oogstelsel dan zie je dat zoals het er 19 miljoen jaar geleden uitzag.

Inderdaad: sterker zelfs: de achterste ster die je ziet in zo'n draaiend stelsel, komt uit een verder moment in het verleden dan de voorste ster die je ziet. Dus als de uitdijing van het heelal een feit zou zijn, zouden we de voorste ster veel verder van ons vandaan moeten zien dan de achterste, omdat dan het heelal meer uitgedijd was tijdens het bestaan van de voorste ster dan de veel oudere achterste ster. (begrijp je?) Omdat, zoals je al eerder aangaf, het licht tijd nodig heeft ons oog te bereiken.

Die redenering klopt niet. Want dat zou betekenen dat het licht van de achterste ster, het licht van de voorste ster zou inhalen.

Ik stel voor dat je een tekening probeert te maken.

[Mullog]

Omdat we in het verleden kijken, zal een ster vooraan van een later moment in de tijd zijn dan de ster die we achteraan eenzelfde sterrenstelsel zien.
Stel dat de diameter van het sterrenstelsel 100.000 lichtjaren is, zit er 100.000 jaar verschil tussen het licht van de voorste ster tegenover het licht dat ons bereikt vanaf de achterste ster. Toch zien we beide sterren tegelijk van ons wegdijen op gelijke wijze, alhoewel ze vanuit een heel ander tijdperk zijn.

In 100.000 jaren is het heelal heel wat meer uitgedijd. Dus zouden we die voorste ster op een heel andere plaats moeten zien dan die achterste ster van dat sterrenstelsel. Want er is veel meer uitdijing geweest op een later moment in de tijd dan 100.000 jaar in de tijd terug.
Maar we zien een heel sterrenstelsel alsof het als geheel van ons verwijderd op hetzelfde moment. Dit terwijl al die sterren uit een ander moment in het verleden stammen.

(ik hoop dat je een beetje kan begrijpen wat ik wil zeggen. Ik besef dat ik het moeilijk verwoord).

Ik begrijp wat je bedoelt. Het is anders. Op lokaal niveau, en een sterrenstelsel is in dit verband lokaal, speelt uitdijing geen rol. Wat wij dus zien is het licht van de eerste ster plus het licht van de achterste ster van 100.000 jaar eerder dat gelijk is opgetrokken met het licht van de eerste ster op het moment dat het die ster passeerde.

[Petra]

Ik begrijp je vraag wel maar ik merk dat het lastig is uit te leggen.

Daarom terug naar de bekendste analogie van een uitdijend heelal. De stippen op een ballon. Als je de ballon opblaast en een stip als centraal beschouwd dan zie je dat alle stippen zich van die stip verwijderen (feitelijk verwijderen ze zich allemaal van elkaar natuurlijk). De stippen verwijderen zich sneller van de "centrale" stip naarmate ze er verder van verwijderd zijn (zo ook met sterrenstelsels in het heelal). Dit kan voor een deel een verklaring zijn.

Ehhhh... ik zit nu in het schuitje van Maarten

Neem die ballon.
Hoe verder je die opblaast hoe verder weg die stippen bij elkaar vandaan staan.
Zeg nou ff dat het een kwartier duurt om hem helemaal op te blazen.

Kijk ik 1 minuut terug dan zitten de stippen ver uit elkaar.
Kijk ik 5 minuten terug, dan is de ballon wat minder opgeblazen en zitten de stippen dichter bij elkaar.
Hoe verder ik terug kijk hoe dichter de stippen bij elkaar zullen zitten.

Dat is toch wat Maarten zegt.

[Bonjour]

Kijk ik 5 minuten terug, dan is de ballon wat minder opgeblazen en zitten de stippen dichter bij elkaar.

Maar als je in de ballon zit, zie je overal om je heen stippen.
Het is meer als een explosie die allemaal fragmenten alle kanten op stuurt. Je zit op één van die fragmenten en kijkt om je heen. Alleen als je op de buitenste zit zie je alleen maar fragmenten achter je, anders zie je overal fragmenten en hoe verder ze van je af zijn, hoe sneller ze van je afvliegen.

[Mullog]

Kijk ik 1 minuut terug dan zitten de stippen ver uit elkaar.
Kijk ik 5 minuten terug, dan is de ballon wat minder opgeblazen en zitten de stippen dichter bij elkaar.
Hoe verder ik terug kijk hoe dichter de stippen bij elkaar zullen zitten.

Dat is toch wat Maarten zegt.

Klopt, dat is wat Maarten zegt. En ik vind mijn ballonvoorbeeld ook niet helemaal bevredigend als antwoord. Ik nijg meer naar de tweede optie die ik geef. De vraag gaat uit van een uniforme verdeling van sterrenstelsels door het universum. Dat is niet het geval (zie deze link). Je ziet daardoor sowieso concentraties van sterrenstelsels met daartussen gaten. Dat verdoezelt het effect dat Maarten beschrijft.

Wat ik vannacht nog bedacht is dat wat Maarten zegt misschien ook gewoon geobserveerd wordt. Bijvoorbeeld; de voorgangers van clusters, protoclusters, worden gevonden tussen twee afstandsgrenzen (bron) wat aangeeft dat je in de afstand ook de ontwikkeling ziet.