Lichtlaufzeitentfernung
Es folgen im Anschluss an diese Seite 2 Seiten zur Charakterisierung des LICHTKEGELs, wobei wir zu dessen Erläuterung ausnahmsweise etwas weiter ausholen. Es mag nämlich sein, dass der Benutzer von WELTTABELLEN verschiedene falsche Vorstellungen darüber hat, was er sieht, wenn er nachts in den Himmel schaut.
Zu diesen falschen Vorstellungen tragen auch wissenschaftsaffine Zeitungsartikel bei, die über die Entfernung zu fernen Galaxien informieren. Wenn das Licht z.B. 10 Mrd. Jahre benötigt hat, uns zu erreichen, dann ist diese Galaxie "10 Mrd. Lichtjahre" entfernt. Diese Entfernung, die sogenannte Lichtlaufzeitentfernung über Raum und Zeit, vermittelt bei vielen Lesern leider falsche Vorstellungen über den Aufbau des Universums. WELTTABELLEN weist die Lichtlaufzeitentfernung nirgends als Entfernung aus. Dem Schreiber wissenschaftsnaher Artikel steht es aber natürlich frei, die Lichtlaufzeit (Look-Back-Time) in eine Entfernung umzufabulieren. Welche Vorstellung über das Universum dabei herauskommt, kann man dem Bild am Ende der Seite HORIZONTE (andere Unterseite von BEGRIFFE) entnehmen.
Physikalische und mitbewegte Entfernung repräsentieren die Distanz zwischen 2 Objekten zur gleichen Zeit bzw. die Entfernung eines Objekts vom Beobachter zu einem bestimmten Zeitpunkt nach dem Urknall. (Entfernungen zwischen Objekten zu konstanter gemeinsamer Zeit existieren, sind jedoch nicht messbar. Vielmehr müssen diese Distanzen über die kosmologische Theorie erschlossen werden. Die Zeit nach dem Urknall wird im Sinne der Allgemeinen Relativitätstheorie als Eigenzeit von mit dem Hubble-Flow treibenden mitbewegten Objekten mit synchronisierten Uhren verstanden und ist in der Kosmologie wohl etabliert.)
Die Entfernungsbestimmung von Galaxien (äquivalent und ohne Verwendung des Begriffs Entfernung: Bestimmung des Emissionszeitpunktes t empfangenen Lichts) ist ein eigenständiges astronomisches Thema, das hier nicht behandelt wird. Wir will, kann im Internet nach Begriffen wie Entfernungsleiter oder Standardkerzen suchen. Die Rotverschiebung von (gemäß Lichtlaufzeit) weit entfernten Objekten muss stets berücksichtigt werden.
In der Zeichnung sehen wir verschiedene Lichtkegel (LK(HEUTE), LK(28), usw.), die die zeitabhängige Flugbahn von Photonen in Bezug auf die physikalische Entfernung zum Beobachter auf der radialen Koordinatenachse aufzeigen. Obwohl die Flugbahn selbstverständlich in Richtung zum Scheitelpunkt (in der Zeichnung von unten nach oben) verläuft, erläutern wir die uns interessierenden Charakteristiken zunächst vom Scheitelpunkt aus. Man sieht für jeden Lichtkegel, dass vom Scheitelpunkt T für jeden Zeitpunkt t (t<T) bis zum Schnittpunkt mit der Hubblesphäre die Lichtlaufzeit T-t und die physikalische Entfernung (waagerechte Linie zum Zeitpunkt t zwischen Beobachter und Lichtkegel, nicht eingezeichnet) beide ansteigen. Im Anschluss aber wird mit weiterer zeitlicher Entfernung vom Scheitelpunkt die Lichtlaufzeit T-t größer, während die physikalische Entfernung wieder abnimmt.
Betrachten wir jetzt die Gegenrichtung vom Urknall in Richtung Scheitelpunkt (in der Zeichnung von unten nach oben). Entscheidend für den Verlauf des Lichtkegels ist die Expansion des Universums und der sich verkleinernde Hubble-Parameter, wobei in der Anfangsphase des Universums die Verlangsamung der Expansion mitentscheidend für das Ausmaß der Verkleinerung des Hubble-Parameters war. Zur Zeit der Emission der Hintergrundstrahlung haben sich auf den Beobachter gerichtete Photonen auf dem Lichtkegel noch mit 65.36-facher Lichtgeschwindigkeit von Beobachter physikalisch entfernt (siehe Zeichnung auf der Unterseite HUBBLESPHÄRE UND LICHTKEGEL der Seite LERNKURVEN).
Man sieht in jener Zeichnung (Linie in magenta) wie auch in der Zeichnung auf dieser Seite, dass sich die auf den Beobachter gerichteten Photonen bis zum Schnittpunkt mit der Hubblesphäre immer weiter vom Beobachter entfernen. Erst im Schnittpunkt werden die Photonen von der Hubblesphäre überholt und bewegen sich im Anschluss auf den Beobachter zu.
Die Lichtlaufzeit ist nur indirekt von der erwähnten Dynamik betroffen. Die Lichtlaufzeit wird, jetzt wieder vom Scheitelpunkt aus betrachtet, jenseits des Schnittpunkts des Lichtkegels mit der Hubblesphäre größer, obwohl die physikalische Entfernung vom Beobachter zu auf dem Lichtkegel gelegenen Photonen (und auch zu auf dem Lichtkegel gelegenen mitbewegten Objekten bzw. emittierenden Galaxien) kleiner wird. Mit vergrößerter Lichtlaufzeit schwächt sich selbstverständlich auch bei Emission jenseits des Schnittpunkts mit der Hubbleshäre die Leuchtkraft des emittierten Lichts ab. Allerdings steigt die Größe weiter abgeschwächt sichtbarer gleichgroßer Objekte wieder an.
Die Lichtlaufzeitentfernung entsteht dadurch, dass man anstelle der Zeitdimension Mrd. Jahre nach dem Urknall bei gleichem Zahlenwert nun einfach die Entfernungsdimension Mrd. Lichtjahre einsetzt. Wenn man unbedingt will (man kann es auch lassen), kann man begründen, dass Photonen während der gesamten Lichtlaufzeit mit der Eigengeschwindigkeit c (c=Lichtgeschwindigkeit) in Richtung auf den Beobachter unterwegs waren. Die völlig unterschiedlichen Charakteristiken der Entfernung vom bzw. der Annäherung an den Beobachter in verschiedenen Zeitbereichen werden allerdings durch die Lichtlaufzeitentfernung nicht erfasst.