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Dieser Artikel
beschreibt unser Universum nach dem
Standardmodell.
Das ist die im Moment gültige (und von der
anerkannten Wissenschaft akzeptierte) Fassung
über den allgemeinen Aufbau unseres Weltalls.
Doch nicht alle Daten und Fakten sind auch
wirklich gesichert. Vieles was das Standardmodell
beschreibt, oder es in seinen Grundfesten bildet,
ist eine Annahme und Mutmaßung.
Dieses möchte ich vorweg nur erwähnen, um Ihnen
im nächsten Kapitel ("Stimmt unser
bisheriges Weltbild?")
einige wichtige Punkte genauer zu erläutern. |
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Das Universum ist
nach bisherigen Kenntnissen rund 13,7 Milliarden
Jahre alt. Dabei wird angenommen, daß das
Universum in einem bestimmten Moment (dem
"Urknall") entstanden ist. Mit diesem
Urknall soll ebenfalls der Raum und die Zeit
entstanden sein. Daher erübrigt sich die Frage
nach einem "davor", da es kein wie auch
immer geartetes davor gegeben hat. Also gab es
weder eine Zeit noch einen Raum vor dem Urknall,
was jedoch schon frühzeitig für Kontroversen
sorgte. Dazu an anderer Stelle mehr.
Mit dem Standardmodell ist man dem Urknall auf
die verschwindend geringe Zeit von 10-43 Sekunden
(Planck-Zeit) nahe gekommen. Alles was sich
jedoch vor diesem Zeitraum zugetragen hat
entzieht sich unserer Kenntnis, da ab dieser Zeit
erst unsere Physik erst zu wirken beginnt. Alles
was davor passierte ist mit unserer Physik und
ihren Gesetzen nicht zu beschreiben. Daher
beschreibt das Standardmodell genaugenommen nicht
den Urknall, sondern alle Vorgänge nach 10-43 Sekunden.
Wie schon gesagt sollen durch den Urknall sowohl
Materie und auch die Zeit und der Raum entstanden
sein. Die sichtbare Materie macht aber nur 4%
unseres Universums aus. Wobei hier eigentlich
gesagt sein müßte, daß die uns bekannte
Materie ca. 4% ausmacht - sehen können wir davon
wiederum nur rund 10%, weil diese Licht
aussenden.
Die restliche Masse des Universums verteilt sich
auf die bis heute unverstandene "dunkle
Materie" (23%) und die "dunkle
Energie" (73%), die für die beschleunigte
Expansion des Universums verantwortlich sein
soll. |
Einen
direkten Hinweis auf den Urknall sieht man in der
Hintergrundstrahlung des Weltraums. Sie liegt bei
2,7 Kelvin, weshalb man sie auch 3K-Strahlung
nennt. Sie entstand rund 397.000 Jahre nach dem
eigendlichen Urknall und repräsentiert sozusagen
den Geburtsschrei des Universums. Ab diesem
Moment wurde das Universum durchsichtig für
Licht. Vor diesem Zeitpunkt war die Energiedichte
so hoch das ein undurchsichtiges Plasma vorlag.
Die Gesamtmasse des Universums wird mit 8,5 * 1052
bis 8,5 * 1053
kg angegeben.
Die Geometrie des Universums ist bisher
unbestimmt. Man nimmt jedoch ein
"flaches", dem euklidischen Raum,
nahestehendes Universum an. Andere Formen
könnten ebenfalls möglich sein, da die
Geometrie des Raumes nur lokal (und auch nur
unzureichend) zu bestimmen ist. Es wären also
auch eine sphärische oder eine hyperbolische
Form denkbar. |

Sterne mit interstellarem Gas
(Szene aus dem Film
"Der Prometheus-Effekt")
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Die vermutliche Form
des Universums (ergibt sich aus der
Friedmann-Gleichung) gibt auch Aufschluß über
die Zukunft des Weltalls auskunft.
- Ist
die Massedichte des Universums kleiner
als der als "kritische Dichte"
bezeichnete Grenzwert, so spricht man von
einem hyperbolischen Universum. Damit
würde der Expansion keine Grenze gesetzt
werden und unaufhörlich voranschreiten.
Man spricht dann von einem offenen
Universum, welches sich immer weiter
ausdehnt, die Materie sich immer weiter
voneinander entfernt und eines Tages
keine Wechselwirkung mehr eingehen kann.
Dann sinkt auch die Temperatur im
Universum auf den tiefstmöglichen Wert
und Leben ist nicht mehr möglich.
- Ist
die Massedichte gleich der kritischen
Dichte, so spricht man von einem flachen,
einem euklidischen Universum. Hier wird
die Expansion im Laufe der Zeit immer
langsamer und erreicht in unendlicher
Zeit seinen Stillstand. Es würde also in
einem Punkt mit gleichen Kräften
(Expansion kontra Gravitation) stehen
bleiben. Je nachdem ob hier die Materie
noch miteinander reagieren kann, kann die
Temperatur des Universums auf einem
gewissen Level bleiben und Leben
beinhalten.
- Ist
die Massedichte größer als die
kritische Dichte, so spricht man von
einem sphärischen Universum. Hier wird
der Expansion eines Tages durch die
Gravitation Einhalt geboten und
umgekehrt. Das Universum stürzt dann
wieder auf einen Punkt zusammen und endet
im "Big Crunch", dem Endknall.
Hier
will ich kurz etwas über die vermuteten
Größenordnungen sagen, die im Univesum
angenommen werden.
Die oben angegebenen 13,7 Milliarden Jahre
beschreiben das reine Alter des Universums. Die
Ausdehnung kann nach dem Standardmodell mit
mindestens 78 Milliarden Lichtjahren angenommen
werden. Die bisher am weitesten entfernt
beobachteten Objekte liegen bei rund 13
Milliarden Lichtjahren Entfernung. Das heißt,
wir sehen nur einen kleinen Teil des Universums.
Praktisch könnte man davon ausgehen, daß wir
nur 1/175stel des Universums sehen, was aber so
nicht ganz richtig ist. Warum hier sich die
Diskrepanz von einigen Milliarden Lichtjahren
auftut will ich im folgenden Kapitel ("Stimmt
unser bisheriges Weltbild? ") aufschlüsseln.
Dann stellt sich noch die Frage nach der
vielbesagten "Unendlichkeit" des
Universums.
Stellt man sich ein offenes Universum vor,
welches ewig weiter expandiert, so könnte es
tatsächlich unendlich sein und auch unendliches
Volumen besitzen.
Sollte das Universum sich eines Tages in einem
Gleichgewicht der Kräfte befinden und die
Expansion zum Stillstand kommen, so hätte es ein
endliches Volumen bei theoretischer unendlicher
Ausdehnung. Was hier paradox klingt liegt an der
angenommenen Form. Im einfachsten Fall, dem rein
euklidischen Raum, wäre es unendlich im Volumen
und in der Ausdehnung. Hätte das Universum aber
eine hypertorische Form, so kann es bei endlichem
Volumen unendliche Ausdehnung haben. Als Beispiel
wird hier gerne auf eine Kugel verwiesen, auf der
man sich unendlich lange fortbewegen könnte,
ohne an eine Grenze zu stoßen. Trotzden hat eine
Kugel ein begrenztes Volumen.
Die dritte Variation, ein Universum welches
wieder in sich zusammenfällt, hat ein endliches
Volumen und eine endliche Ausdehnung.
Eine weitere Frage beschäftigt sich mit dem
Anfang des Weltraumes. Ab wo, von der Oberfläche
der Erde gerechnet, fängt der Weltraum an?
Die international anerkannte Definition der Fédération
Aéronautique Internationale gibt eine Hühe von
100 km über dem Erdboden an. Die NASA und die US
Air Force nehmen eine Höhe
von etwa 80 km (entsprechend 50 Meilen) an.
Letztendlich ist es sinnlos von einem
"Anfang" des Weltraumes zu reden, da
wir in ihm leben. Der Weltraum wird nicht um die
Erde gestülpt, sondern die Erde befindet sich im
Weltraum.
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Eine bildliche
Darstellung der Entwicklung unseres Universums.
Eine vergrößerte Ansicht öffnet sich im neuen
Fenster, wenn Sie auf das Bild klicken |
Eine kurze
Zusammenfassung:
Unser Universum ist vor rund 13,7 Milliarden
Jahren bei einem Urknall entstanden. Mit diesem
Ereignis entstanden auch der Raum, die Zeit und
die Materie. Seitdem dehnt (expandiert) es sich
aus. Rund 397.000 Jahre nach dem Urknall hat sich
die Energiedichte so weit verringert, daß das
Universum "durchsichtig" wurde. Erst
danach entstanden die ersten Sterne und Galaxien.
Dieser Vorgang, das Entstehen und Vergehen von
Sternen und Galaxien, hält bis heute an. Wie
unser Universum enden wird ist ungewiß und
hängt von vielen Faktoren ab. Die Faktoren, hier
hauptsächlich die Massedichte des Universums,
sind aber recht unbestimmt und können bisher
nicht genau genug gemessen werden. Daher kann ein
endgültiges Szenario nicht angegeben werden.
Es kann im sogenannten "Kältetod"
eines hyperbolischen (also offenen) Universums
enden. Es kann sich aber auch ein Gleichgewicht
der Kräfte einstellen und eventuell ewig
existieren. Oder die Expansion wird durch die
Gravitation gestopt und kehrt sich in eine
Kontraktion um. Das würde in einem dem Urknall
ähnlichen Ereignis enden. Alle Materie wäre
dann in einem Punkt vereinigt, der Singularität.
Daraus könnte wieder ein Urknall entstehen und
ein neues Universum bilden.
Ich persönlich stehe dem Standardmodell, welches
ich oben nur ganz grob umrissen habe, kritisch
gegenüber. Sicher, es liefert bisher die besten
Ergebnisse zu den gemachten Beobachtungen. Aber
gehen wir nur mal davon aus daß wir nur
einen kleinen Teil des Universums beobachten
können, so können wir uns auch irren und das
Universum ist anders aufgebaut als wie bisher
angenommen.
Meine Gadanken und Überlegungen zum klassischen
Standardmodell will ich im Kapitel "Stimmt
unser bisheriges Weltbild? "
näherbringen und erläutern. |
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