Wolfgang Korsus Dipl.-Ing.NT, Astrophysiker
Klingenberg 40
D-25451 Quickborn
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Website : wolfgang.korsus.net
ich versuche es.
Ich schaue mal in die Geschichtsbücher. Siehe da, immer wieder taucht das Wort „Astronomie“ auf. Ich schließe daraus, es muß wohl eine sehr bejahrte, sagen wir viel genutzte, also alte, gestandene Wissenschaft sein. Hat sie etwas mit der Unendlichkeit zu tun? …….das sehe ich noch nicht.
Ein Lexikon hilft mir. Dort steht, die Astronomie hat den Ruf, eine der ältesten Wissenschaften der Menschheit zu sein.
Vor über 5000 Jahren waren es die Babylonier, sie beobachteten den Himmel einzig mit ihren Augen. Sie hatten noch keine Fernrohre. Es folgten im laufe der Jahrtausende mehrere Völker, in denen es Menschen gab, die damals nur mit ihren Augen das Himmelsgeschehen verfolgten.
……und ihre nachvollziehbaren, aufgezeichneten Ergebnisse können sich sehen lassen. Als Beispiel nenne ich ein paar Namen, ohne auf deren Vollbrachtes einzugehen: Aristarchos von Samos, Galileo Galilei, Kopernikus, Newton, und so weiter und so fort.
Astronomie der Antike, ahnt ihr was damit gemeint ist !? Die im antiken Griechenland entwickelte Astronomie ist einerseits die Basis der heutigen Himmelskunde, andererseits stellt sie den Beginn der Naturwissenschaft überhaupt dar.
Sie fußt zwar auf den Vorstellungen und Daten der Astronomie Mesopotaniens, geht aber durch eine echte wissenschaftliche Deutung der Himmelsphänomene und die Entwicklung spezieller Messinstrumente weit über sie hinaus.
Direkte Quellen der antiken Astronomen existieren nur wenig, doch werden viele Arbeiten in den Schriften griechischer Naturphilosophen zitiert, andere blieben auf dem Umweg von Übersetzungen ins Arabische erhalten.
Heute strotzt die Astronomie mit modernen Teleskopen mit denen sie ~ über 14 Milliarden Lichtjahre weit ins All schauen kann und dabei hilft die Astrophysik gerne mit, sie ist dann auch grundsätzlich notwendig.
Lange „Vorrede“, kurzer Sinn- fangen wir an und werfen den ersten Blick ins Universum –
Wenn wir uns während unserer Lebenszeit nur auf das fokussieren, was auf dem kleinen Planeten passiert, dann verpassen und vergessen wir das, was da oben über uns tagtäglich stattfindet.
Es gibt auch über unseren Köpfen eine Menge zu sehen und damit meine ich hauptsächlich zu forschen. Schon ohne Teleskop, also mit bloßem Auge können wir Menschen beschränkt weit in den Weltraum blicken. Und auf diese , ich nenne sie mal „einfache Astronomie“ mußten sich weit zurückliegende Generationen von Astronomen verlassen. Selbstverständlich gehörte zu allem immer auch die Mathematik, parallel betrieben dazu.
Ich schneide gern mal das Ptolemäische Weltbild an (der Astronom, Mathematiker und Phil. C. Ptolemäus) hat es entworfen. Er war durch seine Erkenntnisse echt überzeugt das sich der Planet Erde, im Mittelpunkt des „ Weltraums“ befinden würde.!? Ebenso drehten sich all die anderen Planeten(oder besser gesagt – Himmelskörper) auch um diese Erde herum.
Inzwischen haben altbekannte Astronomen durch ihre gemachten Forschungsergebnisse bewiesen, und stellten fest, so bitte nicht!
Wir bewegen uns…..der Planet Erde um die Sonne herum ! Basta !
In den letzten Jahrzehnten hat es bis heute, durch die Vermessung und Beobachtung mit technisch fast ausgereiftem Material(Software) und Geräten hoch qualifizierte Ergebnisse gebracht. Das Hubble Weltraum-Teleskop und andere technische Neuheiten dehnen den uns möglichen „Weitblick“ ins Universum immer mehr aus. Ich weise sehr gern auf das Jahr 2024 hin ! Dann gibt es etwas umwerfendes…..um in unser Universum zu schauen. Ich werde mich rechtzeitig bei meinen Lesern melden !
Ein paar „nahe“ Beispiele :
Unser einziger Mond ist ein bekannter Himmelskörper (neben der Erde natürlich). Er wurde auch schon mal von Menschen betreten; einmal. Jetzt ein wenig ausführlicher:
Er ist wesentlich kleiner als unser Planet. Der Durchmesser ist mit 3.760 km angegeben. Hingegen hat unsere Erde einen Durchmesser von 12700 km und ihr Umfang wird mit 40.000 km angegeben. Wie weit ist er entfernt ? Zu einigen Zeiten kommt er mir riesig vor dann wieder sehr weit entfernt……
Er umkreist die Erde in keiner exakten Kreisform, resultierend erhalten wir eine Hin und Her Bewegung. Nahbei so 356.410 km und weiterweg so 406.740 km. Der Mittelwert der Entfernung errechnet sich somit bei 384.403 km.
Für viele Berechnungen nimmt man pauschal rund 400.000 km an. Der Wert führt zur Lichtsekunde (etwa).
Unser Erde-Mond ist rund 400.000 Kilometer von der Erde entfernt – etwa eine Lichtsekunde:
Also ruhig noch mal. Vom Mond bis zur Erde braucht das Licht etwas mehr als eine Sekunde. …….Wir kommen jetzt zu anderen Dingen, die wieder mit wieder bloßem Auge sichtbar sind, nämlich beiläufig gesagt, 3.000 Sterne, die sich in ca. 88 Sternbildern niederschlagen.
Wir sehen um so mehr Sterne je geringer die Lichtverschmutzung ist………..Lichtverschmutzung? – Licht, das von Straßenlaternen, Werbetafeln und anderen künstlichen Lichtquellen in den Nachthimmel abstrahlt. Ganz nebenbei……je größer die Städte oder Metropolen auf diesem Kleinen Planeten, um so heftiger die Lichtverschmutzung !!!
Daraus kann man schließen, je dunkler es um uns ist, desto mehr Sterne sehen wir. Dazu gehört auch der Doppelstern „Alpha Centauri“, er ist vier Lichtjahre entfernt von uns…….ganz schlappe 40 Billionen Kilometer.
Und letzt endlich das am weitesten entfernte „Teil“, das man ohne Hilfsmittel sehen kann, es ist die Andromeda-Galaxie – Entfernung 2,5 Millionen Lichtjahre .
So, und nun zum Teleskop. Mit so einem optischen Gerät wird noch tiefer ins Universum geschaut.
Mit einem Teleskop kann man wesentlich tiefer ins Universum gucken und wir entdecken zum Beispiel den Kugel-Sternhaufen M 87 der nur sehr schwach leuchtet.
Außergewöhnlich interessant, ist die Atacama-Wüste in Chile, das ist das „Plätzchen“ auf dieser Welt, das ist den Sternen einfach näher als andere. In der Atacama-Wüste betreibt die Europäische Südsternwarte das höchstentwickelte Teleskop der Erde und verwirklicht daneben das weltgrößte Sternengucker-Projekt. (Ca. 3200 m bis 5176m hoch)
Was Teleskope betrifft, noch eine Erwähnung:
Es stehen dort die größten Teleskope der Welt. Alles wird ferngesteuert und man blickt so tief ins All, wie durch kein anderes Teleskop auf der Erde.
Zu erwähnen ist der Carina-Nebel (..und die Sombrero-Galaxie. Und auch die Antennengalaxie kann man sehen.)…-Natürlich dauert es eine kleine Weile, nämlich ca. 75 Millionen Jahre bis dieses Licht auf der Erde ankommt.
Was es jedoch unbedingt zu bemerken gibt und vergesst es nie !!!
Der Mensch mit seinem idiotischen Drang sich unbedingt vielfach !!!!!! zu vermehren. Denn durch jeden Mensch mehr auf diesem Planeten wird mehr CO² produziert. Das geschieht einfach durch alle seine Handlungen während seiner Lebenszeit.
Alles nimmt zu, unsere schmutzige Erdatmosphäre, die Lichtverschmutzung und die konstant vorhandenen Luftverwirbelungen, Sie beeinträchtigen die allgemeinen Aufnahmen vieler Erdgebundener Teleskope.
Aber, wie so manch einer von Euch weis, es gibt schon Weltraumteleskope und diese brauchen die vorher aufgezählten Beeinträchtigungen nicht zu schlucken. Ich weise gern auf das Weltraumteleskop „Hubble“ hin, es macht Aufnahmen mit extrem langer Belichtungszeit, und ist deshalb hervorragend. Dessen bisher erreichten Ergebnisse sind herausragend für die dazugehörigen Wissenschaften. Sagen wir es sehr einfach, es ist das „Weiteste“, was der Betrachter jemals gesehen hat.
Genannt ist das „Ultra Deep Field“ – es sind unzählige Galaxien aus der Urzeit des Universums, also rund 13 Milliarden Lichtjahre von dem Planet“ Erde“ entfernt.
Wer jetzt denken mag, ach ja, wir haben schon viel entdeckt, der irrt extrem. Der noch vorhandene größte Teil des Universums, liegt für lange, lange Zeit noch zum Erforschen, vor uns.
Starten wir mal ganz langsam und ausgeruht durch !
Der Urknall
Der Start oder Anfang des Universums……….
Es liegt gute und wissenswerte 13,7 Milliarden Jahre zurück, da entstand Raum und Zeit. Dieser schon erwähnte „Urknall“ ist also der überall genannte Start des Universums. Recht präzise ist er der Beginn des Universums, eine Theorie seitens der Physiker.
Eine ganz entscheide Frage kommt jetzt auf die vorherige Aussage zu:…….aber warum ist das Universum überhaupt entstanden ? …..das wissen wir bis heute nicht!
Was genau beim Urknall passierte,……ist Theorie !.
Dann trage ich mal etwas mehr zum Thema bei. Ich bezeichne den Start des Universums als den Beginn der wissenschaftlichen Geschichte des Universums.
Also noch mal ganz trivial die Fragen aufgeführt die sich fast jeder stellen würde der sich mit diesem Thema auseinandersetzt.
• Was ist beim Urknall passiert,
• was war vor dem Urknall und
• wo hat der Urknall stattgefunden?
Eigentlich unbegreiflich:
Es gibt kein „vor“ dem Urknall und auch keinen Raum, in dem der Urknall hätte stattfinden können. Raum und Zeit sind erst mit dem „Urknall“ entstanden.
Es ist ein langer Weg von den ersten astronomischen Beobachtungen bis zum Nachweis des Urknalls! Dieser Weg führt über gewagte Theorien, mathematische Beweise und einem Zufall zu der endgültigen Theorie. Das Universum Endstand vor 13,7 Milliarden Jahren. Es entstand aus ( „lupenreiner“ Energie binnen Sekundenbruchteilen) …..aller Materie, natürlich durch den Urknall. Die dabei entstandene Explosionsbewegung hält an:
Das Universum dehnt sich kontinuierlich aus.
Anfänge der Astronomie
Wie oder wer entdeckte den Urknall !
…..fangen wir extrem langsam an
Ich erwähne mal zuerst eine sehr respektable Person :
Edwin Hubble
Sein Vorgehen und Entdecken hat das astronomische Weltbild quasi revolutioniert:
Durch seine bahnbrechenden Entdeckungen erkannte die damalige Wissenschaft, daß der Kosmos von nicht zählbaren, also unzähligen Galaxien erfüllt ist. Diese entfernen sich wie Fragmente einer gigantischen Explosion voneinander.
Mit dieser Aussage und der gigantischen Entdeckung in den zwanziger und dreißiger Jahren dieses Jahrhunderts veränderte Edwin Powell Hubble die wissenschaftliche Vorstellung von der Welt radikaler und damit verständlicher als jeder andere Astronom seit der Renaissance…….und noch ein bisschen weiter zurück !
Vorher, und es muß erwähnt werden, hätte sich der italienische Forscher Galileo Galilei (1564 bis 1642) fast nicht nur die Finger verbrannt, als er die Erde endgültig aus dem Mittelpunkt des Sonnensystems verbannt hatte. Jetzt fragt ihr euch, woran verbrannt ?
Es war mal wieder die „Katholische Kirche“, der er gerade noch entgehen konnte, aber diesen Satz konnte er sich nicht verkneifen „Und sie bewegt sich doch“. (1633)
Kurz gesagt, es haben zwar seit dem ein Sack voll Forscher zu diesen wirklich revolutionären Entdeckungen beigetragen; doch meiner Meinung nach war es Hubble der mit seinem leidenschaftlichem Arbeitseifer, seinem äußerst scharfen Verstand und mit argumentativstem Geschick seine Erkenntnis daraus zog !!!!!!
…..und welchen Wissenschaftler mit überragender schöpferischer Begabung und Geisteskraft ich nicht vergessen will…Albert Einstein
Der wissenschaftliche Knalleffekt für die Entwicklung der Urknalltheorie wird selbstverständlich von Albert Einsteins Relativitätstheorie von 1915 dargestellt. Sie sagt sehr eindeutig, Raum kann sich verformen, also auch schrumpfen oder wachsen .
Zusammenhängend entsteht die Schwerkraft, mit ihr ziehen sich große Massen an.
Auf das Universum angewendet hieß dies, dass die gegenseitige Anziehung aller Materien das Universum irgendwann in sich zusammenstürzen lassen würde. Aber diese Idee war selbst Einstein, nachdem er ein Verfechter der Steady State-Theorie war, sehr suspekt, so dass er seine Formel um eine Konstante erweiterte. Die kosmologische Konstante (gewöhnlich abgekürzt durch das große griechische Lambda Λ , sie ist eine physikalische Konstante in Albert Einsteins Gleichungen der allgemeinen Relativitätstheorie, welche die Gravitationskraft als geometrische Krümmung der Raumzeit beschreibt.
Die wirkte als Gegenkraft dem totalen Zusammensturz entgegen. Es arbeiteten an dieser Hypothese eines dynamischen Weltraums auch andere Forscher weiter: Erwähnenswert ist Alexander Friedmann und ein Weilchen später George Lemaître, der 1927 als erster Forscher den Urknall postulierte. Das heißt….. (unbewiesen als gegeben voraussetzen)
George Lemaîtres Idee vom Urknall …….
Lemaîtres Überlegung war eine Einfache wie Geniale : Wenn Einsteins expandierendes Universum sich stetig ausdehnt, muss in der Vergangenheit die Materie stark komprimiert gewesen sein. Wenn man nur weit genug zurückdenkt, gelangt man an den Punkt, an dem alles auf Atomgröße zusammengepresst gewesen sein muss: an die Geburtsstunde des Universums. Sein 1927 veröffentlichter Artikel wurde von der Fachwelt jedoch kaum zur Kenntnis genommen. Um seine theoretischen Überlegungen zu untermauern, fehlte ein Beweis.
Die Hubble-Konstante als Indiz für Lemaîtres Idee
Edwin Hubble, war es 1923 gelungen, die Entfernung des Andromeda-Nebels zu errechnen, und so machte er während der nächsten Jahre weiter. Daraus folgend galant es ihm nachzuweisen, das sich fast alle Galaxien von unserem Sonnensystem entfernen….und zwar mathematisch ausgedrückt, proportional. Was nichts anderes aussagt, als folgendes, je weiter eine Galaxie weg ist, je größer ist ihre Geschwindigkeit, mit der sie sich entfernt.
Aber da existiert ja noch die Hubble-Konstante und diese wird von George Lemaîtres als ein fehlendes Indiz für seine Urknall-Hypothese erkannt. Diese wissenschaftliche Erkenntnis ist ganz einfach die Bestätigung für das Auseinanderdriften des Universums. Man kann es auch den Beweis nennen.
Schon 1931 lässt sich auch Einstein von der Beweislage nach etwas Wartezeit überzeugen und damit wechselt er offiziell auf die Seite der Befürworter der Urknall-Theorie. Ich weise der Vollständigkeit halber auf die Hubble-Kostante hin :
Die Hubble- Konstante H 0 ist eine fundamentale Größe der Kosmologie, welche die Expansionsgeschwindigkeit des Universums in [ k m s – 1 M p c – 1 ] angibt (1 Mpc, Megaparsec = 10 6 Parsec = 3.2615·10 6 Lichtjahre).
Bevor ich auf den sogenannten Urknall noch intensiver eingehe, muß ich noch auf etwas sehr wichtiges hinweisen, im allgemeinen ist es ein Anzeichen, von dem sich mit großer Wahrscheinlichkeit auf eine Entwicklung, einen Sachverhalt, eine Situation oder einen Zustand schließen lässt…… Die Mikrowellenstrahlung….
….sie ist das letzte überwältigende Indiz für den Urknall, im englischen Sprachraum auch Big Bang genannt. Was sich leicht verwunderlich anhört, sie wurde recht zufällig entdeckt. Es war im Jahre 1963, als die Physiker Arno Penzias und Robert Wilson bei ihrer Erforschung von Radiowellen ein seltsames Rauschen verzeichnen konnten.
Sie waren während ihrer Forschung auf der Suche nach einem Defekt. Alle Instrumente und Arbeitsgeräte wurden überprüft……jedoch ohne das seltsame Rauschen orten, oder ausschließen zu können.
Etwas später, zirka ein Jahr, werden erneute Messungen von ihnen vorgenommen, es bestätigt sich, was sie damals schon geahnt haben.
Das Hintergrundgeräusch, welches ihre Arbeiten damals behindert hatte, war nichts anderes als der Hall der vermutlich mächtigsten Explosion aller Zeiten gewesen:
……des Urknalls…
Ich versuche Folgendes mal verdammt einfach auszudrücken:
Was wir heute alles im Universum wahrnehmen können, also, was es heute im Universum gibt, das war einmal in einem winzigsten Punkt zusammengepresst. Nach dem Zeitraum einer ganzen Sekunde !!!!!!! …..und ich schreibe es extra mit vielen Ausrufezeichen, hatte sich das Universum auf einen Durchmesser so groß wie die Entfernung von der Erde zum Mond aufgebläht.
Vielleicht noch ein unfassbareres Beispiel…..die gesamte Materie, aus der unsere Milchstraße besteht, passte z.B. in eine Kaffeetasse. Ich komme wieder auf den Zeitraum von einer Sekunde zurück, – im Bruchteil einer Sekunde wurde es dann Billionen Billionen-fach größer. Die Materie verteilte sich dabei im gesamten Raum. Danach wuchs das Universum wieder langsamer – und es kühlt seitdem ständig ab. In seiner Frühphase war das Universum eine „Ursuppe“ aus Teilchen und Energie. Leichte Dichte-Schwankungenk und die Expansion des Universums haben dann dazu geführt, dass sich Materie-Strukturen ausbilden konnten
So und jetzt kommt die Frage…..
Woher wissen wir das? Die erste Strahlung des Universums – die sogenannte Hintergrundstrahlung (Mikrowellenstrahlung) – kann man messen und daraus Strahlungskarten des jungen Universums errechnen.
Die vorzufindenden Karten sind bunt. Denn die dort zu findenden verschiedenen Farben stehen für die Temperatur-Unterschiede. Aus ihnen geht hervor, das im Universum leicht unterschiedliche Temperaturen vorherrschten, also dass es nicht überall im Universum gleich heiß war.
Als sich das Universum weiter ausgedehnt hatte, konnte sich die Materie dort unter dem Einfluss der Gravitation zusammenklumpen und Galaxien entstanden.
Der Urknall – Schritt für Schritt
Das geschriebene „Schritt für Schritt“ habe ich gewählt, weil die Betrachtung grundsätzlich die Zeitwerte und die Temperaturwerte beim Urknall maßgebend erklärt.
Aber vorsichtshalber sei darauf hingewiesen, einige Prozesse haben sich über Milliarden von Jahren hingezogen, wiederum andere passierten in Bruchteilen einer Sekunde. Ein kurzer klärender Kommentar zu den Zehnerpotenzen :
• 10⁰ Sekunden entspricht dann einer Sekunde.
• 10¹ Sekunden sind 10 Sekunden.
• 10² sind 100 Sekunden und so weiter
Entsprechend steht:
• 10⁻¹ Sekunde für eine zehntel Sekunde,
• 10⁻² für eine hundertstel Sekunde usw.
Insgesamt umfasst die Zeit vom Urknall bis heute 10⁶¹ Zehnerpotenzen.
Eine ganz private Bemerkung, selbst als Physiker fällt es einem schwer, sich an letztere Zehner- Potenz-Spielerei zu gewöhnen. Das Gewöhnen, zählt aber nicht, hier geht es darum mit ihr zu rechnen und die hoch interessante Geschichte des Urknalls
entsprechend zu unterteilen. Los geht‘s …….
10⁻⁴³ Sekunden
Die Planckzeit genannt…
Herrschaften ! Wir kommen zur Quantenphysik. (Quantentheorie) Ein weiterer und notwendiger Schritt um dem Urknall physikalisch auf den Laib zu rücken.
Besser also „Quantentheorie“, sie sagt, dass man die Eigenschaften eines Teilchens nicht beliebig genau messen kann, es bleibt eine gewisse Unschärfe.
Diese Unschärfe gilt für den Ort und für die Zeit. Man muß sich vorstellen das Zeiträume, die kürzer sind als die Planckzeit, da kann man Ursache und Wirkung nicht mehr auseinanderhalten. Ohne die Unterscheidung von Ursache und Wirkung ist jedoch keine Physik möglich.
Der früheste Zeitpunkt nach dem Urknall, über den die Physik eine Aussage treffen kann, beginnt also bei 10⁻⁴³ Sekunden nach dem Urknall. Ich verzichte hier diese Zahl voll ausgeschrieben darzustellen. Das soll jeder selbst machen. Man bezeichnet sie auch als Planck-Zeit, nach dem Physiker Max Planck, einem Begründer der Quantentheorie.
Es ist für den Physiker nicht möglich näher an den Urknall heranzukommen und schon gar nicht in eine vorhandene Zeit vor den Urknall.
Es herrschte eine…………….Temperatur: 10³² Grad Celsius
10⁻³⁷ Grad Celsius
Das Universum als Erbse
Das Universum ist entstanden, sofort hat es sich auch ausgedehnt. Stellt Euch diesen Druck bei der oben genannten Temperatur vor. Obwohl das Universum quasi punktförmig begann ist es nach 10⁻³⁷ Sekunden immerhin schon so groß wie eine Erbse. Und bei dieser Größenangabe stellt sich natürlich die Frage: Was war außerhalb vorhanden ? Die Antwort der Physiker ist eindeutig, aber schwer vorstellbar. Denn der Urknall ist keine Explosion in einem bestehenden Raum, sondern der Raum als solcher ist erst mit dem Urknall entstanden. Also gibt es auch kein Außerhalb und das gleiche gilt auch für die Zeit, auch sie ist erst mit dem Urknall entstanden. Diese Logik sagt eindeutig aus es kann also gar kein „vor dem Urknall“ geben. Temperatur: 10²⁷ Grad Celsius
10⁻³⁶ bis 10⁻³² Sekunden
Diese Zeit wird als die Phase der Inflation ausgedrückt
Es ist uns jetzt bekannt das Universum hat sich von Anfang an ausgedehnt, aber jetzt kommt es kurzfristig zu einer sehr stark beschleunigten Ausdehnung. Der Physiker nennen dies die Phase der Inflation. Das Universum hat sich in dem winzigen Augenblick zwischen 10⁻³⁶ bis 10⁻³² Sekunden um mehr als das 10²⁶ fache ausgedehnt, unvorstellbar aber wahr. Simple ausgedrückt, jedes Stückchen Raum, das vor der Inflation so groß war wie ein Atomkern, ist danach größer als unsere komplette Milchstraße. Zu diesem frühen Zeitpunkt sogar größer als das heute sichtbare Universum und das hat immerhin einen Durchmesser von fast 80 Milliarden Lichtjahren. Die Temperatur liegt bei 10²⁶ Grad Celsius ( verdammt heiß)
In einem Teichen-Beschleuniger mit dem Namen CERN im schweizerischen Genf, versucht man nachzuvollziehen, welche Energien geherrscht haben müssen, um die Bedingungen nachzustellen die zum Zeitpunkt 10⁻¹² Sekunden im Universum statt gefunden haben. Also werden im Teilchenbeschleuniger in einer 27 Kilometer langen Röhre Atomkerne auf fast Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Es müssen mehreren Beschleunigungsrunden ausgeführt werden um die Atomkerne dann an bestimmten Stellen aufeinander zu schießen. Man braucht dann riesige Messgeräte, sogenannte Detektoren um von einem Ergebnis sprechen zu können. Das heißt wiederum, die Physiker versuchen, den Zusammenprall so genau wie möglich zu analysieren. Anhand der Teilchen, die sie dabei beobachten, bekommen sie Erkenntnisse darüber, wie die Materie aufgebaut ist und welche Kräfte zwischen ihnen wirken.
10⁻¹² Sekunden
„hier ein Beispiel aus dem „Urknall“ im Labor
Temperatur: 10¹⁷ Grad Celsius nochmal die Temperatur: 10¹⁷ Grad Celsius
10⁻⁵ Sekunden
Was geschieht zu diesem Zeitpunkt ? Es bilden sich Protonen und Neutronen. Warum?
Das Universum hat sich inzwischen so weit abgekühlt, dass sich die elementaren Quarks-Teilchen = (kleinste Teilchen die wir kennen) zu größeren Teilchen zusammen-setzen können….und zu den stabilsten und bekanntesten dieser Teilchen gehören das Proton und das Neutron. Also beide bestehen aus jeweils drei Quarks, diese werden durch die starke Kernkraft zusammengehalten……etwas expliziter …..Das Proton setzt sich aus zwei sogenannten up-Quarks und einem down-Quarks zusammen. Das Neutron aus zwei down-Quarks und einem up-Quarks.
Die noch herrschende Temperatur: 1.000 Milliarden Grad Celsius
Eine Sekunde (10⁰ Sekunden)
Geburt der Atomkerne
Die Temperatur nahm im Universum noch weiter ab, so an die 10⁹ Grad. Eine Temperatur (so niedrig) das sich Neutronen und Protonen einfach zu leichten Atomkernen zusammen schlossen.
Zu erst sind es nur Deuterium- und Helium-Kerne. In kürzester Zeit (wenige Minuten) bilden sich Kerne der Elemente Tritium-, Beryllium- und Lithium.
Diese Atomkerne sind dann mit immer mehr Protonen und Neutronen bestückt, aber relativ geringe Mengen.
Es ließe sich zu diesem Zeitpunkt feststellen, daß rund ein Viertel der Masse des Universums aus Heliumkernen besteht…..und fast drei Viertel aus Wasserstoffkernen .
Schwerere Elemente natürlich mit noch mehr Protonen und Neutronen, wie zum Beispiel Eisen (FE) bilden sich erst viel später durch Verbrennungsprozesse in den Sternen und endlich durch die Explosion von Sternen, sogenannten Supernovae. Temperatur: 1 Milliarde Grad Celsius
400.000 Jahre (10¹³ Sekunden)
Das Universum wird durchsichtig
Dieser Zeitpunkt sagt aus, das Universum ist auf rund 3.000 Grad Celsius abgekühlt. Betrachtet man die thermische Energie, so ist sie gering, die frei im Raum fliegenden negativ geladenen Elektronen werden von den positiv geladenen Atomkernen eingefangen. Ursache dafür ist die elektromagnetische „Anziehungskraft zwischen den unterschiedlichen Ladungen.
Auf diese Weise gibt es jetzt erstmals vollständige Atome. Dies führt zu einem erstaunlichen Nebeneffekt, nämlich das Universum wird durchsichtig. Wie muß man das verstehen ?
Also folgt die Frage: warum können wir eigentlich etwas sehen ? Ganz einfach…..wenn wir einen Gegenstand erblicken, dann wird entweder von ihm Licht ausgesendet oder dieser Gegenstand reflektiert Licht. Es fällt halt in unsere Augen. Und das Licht ist nichts anderes als Photonen, die unsere Netzhaut treffen. Photonen müssen ungehindert vom Ort des Absenders zum Ort des Empfängers gelangen und zwar ohne Hindernisse! Wie hat sich dieses kurz nach dem Urknall angespielt? Auch ganz einfach zu erklären……. nach dem Urknall war es noch so heiß und die vorhandenen Teilchen waren so dicht gepackt, dass ein Photon halt nicht weit gekommen ist. Unaufhörlich wurde es von freien Elektron aufgenommen oder abgelenkt.
Ganz anders verhält es sich 400.000 Jahre später, denn zu dem Zeitpunkt gab es schon Atomkerne. Die Elektronen wurden an die Atomkerne gebunden. Dadurch konnten sie nicht mehr mit jedem Photon reagieren. Es fehlten halt die Elektronen und das bedeutete für die Photonen, sie konnten ohne Hindernisse größere Strecken zurücklegen. Die entsprechende Folge : Das Universum wurde durchsichtig. Temperatur: 3.000 Grad Celsius
50 Millionen Jahre (10¹⁴ Sekunden)
Inmitten von Gaswolken
Jetzt sprechen wir von einer Temperatur, die jeder Mensch kennen wird. Vielleicht manch einer auch nur jährlich für einen kurzen Moment. Unser Universum hat inzwischen eine angenehme Temperatur von 25 Grad Celsius. Aber von einem sogenannten sonnigen Plätzchen ist noch nicht zu sprechen. Unser geschätztes Universum besteht zur Zeit nur aus riesigen Gaswolken. Sterne muß man verzweifelt suchen. es gibt noch keine. Erst kaum zu beschreiben langsam bilden sich aus lokalen Schwankungen in der Gasdichte die Geburtsorte für die ersten Sterne.
Temperatur: 25 Grad Celsius
100 Millionen Jahre (10¹⁵ Sekunden)
Sternenleuchten
Weiter geht’s ! Die vorhandenen Wasserstoff-Gaswolken verdichten sich und was passiert wenn Gas sich verdichtet ? Aufgrund ihrer Masse ( Gravitation) ziehen sich die Gasteilchen enorm stark an. Die Dichte nimmt zu und es stürzt alles zu einem riesigen Gasball zusammen.
Weiter steigt die Temperatur rasant an und Irgendwann wird es so heiß und wird der Druck so hoch, dass die viel beschriebene Kernfusion einsetzt: was nichts anderes heißt als, der Wasserstoff verbindet sich zu Helium. Dabei wird enorme Energie frei gesetzt. Hallo, es erinnert uns an die „Arbeitsweise“ unseres Sterns, die Sonnen.
Für das Universum bedeutet das, ersten Sterne beginnen zu leuchten.
Temperatur: 22 Grad Celsius
500 Millionen Jahre (10¹⁶ Sekunden)
Galaxien
Das Entstehen von Sternen nimmt fast noch zählbar zu. Die Menge der entstandenen Sterne bilden die ersten Galaxien. Wieder durch schlägt die Gravitation ( Anziehungskraft) zu. – Das bekannte Weltraumteleskop Hubble hat schon im Jahr 1996 für lange Zeit einen ganz bestimmten Ausschnitt am Himmel beobachtet und dabei einen Blick ganz weit zurück in die Vergangenheit geworfen. Ergebnis :
Das „sogenannte Hubble Deep Field zeigt einen Ausschnitt des frühen Universums, in dem bereits hunderte von Galaxien zu sehen sind. Temperatur: 20 Grad Celsius
……Die Wissenschaft konnte oder besser hat schon in die „Vergangenheit“ geschaut.
9,5 Milliarden Jahre (10¹⁷ Sekunden)
Unsere Erde
Und jetzt ins volle, unsere Erde kommt ins Bild oder besser „tritt in Erscheinung“. Es sind unzählig viele Generationen von Sternen entstanden und auch wieder vergangen. Das alles spielt sich in den „Milliarden“ von Galaxien ab. …….
………vor rund 4,5 Milliarden Jahren entsteht auch unter anderem unsere Sonne!
Lest bitte nach „Supernova“.
Achtung aufgepasst, nun kommt der Moment, wobei man das Wort „Sonnensystem“ in den Mund nehmen darf……es entstehen auch unsere „Erde und die anderen Planeten“ Jetzt nehme ich begeistert das Thema „Zufall“ zu Hilfe.
Also rein zufällig entsteht unsere Erde in einem Abstand zur Sonne, der es ermöglicht, dass sich Wasser bildet. Und dieser Abstand ist „zufällig“ so groß ausgelegt, dass sich eine schützende Atmosphäre bildet.
Temperatur: minus 265 Grad Celsius
14 Milliarden Jahre (10¹⁷ Sekunden)
Heute
Fassen wir ein bisschen zusammen und lassen uns pauschal den Zustand des Universums „heute“ betrachten. Also sehr grob !!!!!!!!!!!!!
Es folgt Teil 2