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/ NetNews Usenet Archive 1993 #3 / NN_1993_3.iso / spool / sci / astro / 14321 < prev    next >
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Internet Message Format  |  1993-01-23  |  3.2 KB

  1. Xref: sparky sci.astro:14321 sci.physics:23311
  2. Path: sparky!uunet!stanford.edu!agate!physics2!ted
  3. From: ted@physics2 (Emory F. Bunn)
  4. Newsgroups: sci.astro,sci.physics
  5. Subject: Re: Local Expansion - Why not?
  6. Followup-To: sci.physics
  7. Date: 22 Jan 1993 22:41:23 GMT
  8. Organization: Physics Department, U.C. Berkeley
  9. Lines: 52
  10. Sender: ted@physics.berkeley.edu
  11. Distribution: world
  12. Message-ID: <1jpt6j$626@agate.berkeley.edu>
  13. References: <1993Jan22.150751.10486@cs.ucf.edu>
  14. NNTP-Posting-Host: physics2.berkeley.edu
  15.  
  16. In article <1993Jan22.150751.10486@cs.ucf.edu> clarke@acme.ucf.edu (Thomas Clarke) writes:
  17. >Tom Van Flandern, our perennial curmudgeon, has asked why
  18. >we don't observe Hubble expansion in the solar system.
  19. >
  20. >Now I know the mathematics of general relativity (GR) explains all
  21. >this nicely, but I find my intuition lacking.  
  22. >
  23. >Does anyone know of an intuitively satisfying explanation that
  24. >does not require the mathematics?
  25.  
  26. As with most tricky questions in physics, there are a bunch of equivalent
  27. ways of looking at this, each of which is more appealing to some people
  28. than to others.  Let me give one way which I like.
  29.  
  30. We know that in a homogeneous expanding Universe, there is a number called
  31. the critical density.  If the density of the Universe is below this
  32. value, the Universe expands forever, and if the density is greater,
  33. then the Universe stops expanding and recollapses.
  34.  
  35. Now there's a nice fact called Birkhoff's theorem, which says that if
  36. you have a Universe which has spherical symmetry, then the behavior
  37. of the part of the Universe that's within any particular spherical
  38. shell is independent of what's outside of the shell.  Let's apply
  39. this theorem to a simple ``toy model'' Universe:  Suppose the Universe
  40. has some density greater than the critical density within a sphere of
  41. radius R, and some density smaller than the critical density outside
  42. of that sphere.  Then the region inside of the sphere will stop
  43. expanding and recollapse after some time, by Birkhoff's theorem.
  44. The space outside of the sphere will keep expanding, though.
  45. (The region near, but just outside, the boundary between the overdense
  46. and underdense regions will be complicated, but very far away from
  47. the sphere the expansion will be almost undisturbed.)
  48.  
  49. Now our Universe doesn't look anything like this model, right?  So
  50. why did I bother describing it?  Well, it turns out that even if
  51. you relax the assumption of spherical symmetry, some of the qualitative
  52. features of the Universe will be the same as in the model described
  53. above.  Specifically, if you take an almost homogeneous big bang Universe,
  54. and put in a small overdense region, then (if that region is
  55. sufficiently dense), it will stop expanding and recollapse on itself,
  56. while the rest of the Universe keeps expanding.  
  57.  
  58. That's exactly what our galaxy did:  Early on it was just a big,
  59. slightly overdense region in the expanding Universe, but because
  60. of its higher density, it recollapsed on itself.  It didn't collapse
  61. all the way, as the spherically symmetric region did, because
  62. the random thermal motions of the matter in it, and the need to 
  63. conserve angular momentum, prohibited it.  But it did stop expanding,
  64. and it hasn't been expanding ever since.
  65.  
  66. -Ted
  67.  
  68.