11.05.2002 / Autor: Mark Weimar und Dominik Mayer Astronomie > Kosmologie

Der Urknall und die Expansion des Universums

Das gesamte Universum entstammt einem einzigen Punkt: Diese Theorie ist heute anerkannt, jedoch ist längst noch nicht alles über den "Big Bang" bekannt.

Das heute allgemein anerkannte Modell zur Entstehung des Universums ist der Urknall oder auch Big Bang. Der Urknall ist der Zustand, in dem sich das Universum aus einem unendlich kleinen Volumen mit unendlich hoher Energiekonzentration (also auch mit unendlich hoher Temperatur) mit unendlich großer Geschwindigkeit ausbreitete.

Doch eines ist noch ungeklärt: Was war vor dem Urknall? Man stellt sich den Urknall als gigantisch Explosion vor, was aber physikalisch unmöglich ist, da eine Explosion zu einer bestimmten Zeit an einem Ort stattfindet. Nach dem Urknall begann das Universum sofort damit zu expandieren und erschuf damit erst den Raum und die Zeit in einem vierdimensionalen Raum-Zeit-Kontinuum.

Dazu muss gesagt werden: Das Universum dehnt sich nicht im Raum sondern mit dem Raum aus. Es gibt viele Theorien, dass es außer unserem Universum noch viele andere sogenannte "Paralleluniversen" gibt. Da man diese aber nicht nachweisen kann, basieren solche Theorien immer auf mathematischen Modellen.

Die Expansion des Universums
Beweise für den Urknall gibt es heute zwei: Zum ersten die kosmische Hintergrundstrahlung und zum zweiten die Expansion des Universums. Edwin Powell Hubble (1889 - 1953) lieferte 1929 den Beweis dafür, dass sich unser Universum ausdehnt, indem er entdeckte, dass die Spektren von weit entfernten Galaxien stärker rotverschoben waren als die im Labor. Diesen Effekt nennen wir heute Doppler-Effekt.

Wenn sich eine Lichtquelle vom Beobachter entfernt, so werden die Wellenlängen des Lichts länger, das heißt sie verschieben sich in den roten Bereich des Spektrums, die sogenannte Rotverschiebung. Für Hubble gab es damals nur eine Erklärung dafür. Die von ihm beobachteten Galaxien müssten sich von der Milchstraße entfernen. Daraus schloss Hubble schließlich auch, dass die Fluchtgeschwindigkeit von Galaxien umso höher sein musste, je weiter sie von der Milchstraße entfernt sind. Doch das bedeutet nicht, dass die Milchstraße eine zentrale Position im Universum einnimmt. Alle Galaxien entfernen sich voneinander, so dass von jeder Galaxie aus der selbe Effekt zu beobachten ist. Würde die Zeit rückwärts laufen, so würde sich alle Materie zusammen ziehen. Die Temperatur und die Dichte des Universums würden immer weiter ansteigen bis sich die gesamte Materie an einem Punkt von unendlicher Temperatur und Dichte vereinigen würde: Dem Urknall.

Unbeantwortet bleibt allerdings vorerst die Frage wie es mit dem Universum weitergeht. Zurzeit sind zwei Theorien im Gespräch von denen eine vermutet, dass sich der Kosmos unendlich weit ausdehnen wird, wohingegen die andere von einer umgekehrten Ausbreitung, also einer Kontraktionsbewegung, spricht, an deren Ende alles in einem finalen Endknall vernichtet wird.
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