Wolfgang Korsus Dipl.-Ing.NT, Astrophysiker
Klingenberg 40
D-25451 Quickborn
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Website : wolfgang.korsus.net
Es ist 14 Milliarden Jahre her als das Universum, ….kleiner als ein Maiskorn begonnen hat und sich dann in ein Sternenmeer entwickelt hat. Der für uns heute sichtbare Teil des Weltalls hat einen Durchmesser von ungefähr 90 Milliarden Lichtjahren.
Für 99% der Menschheit ist das unbegreiflich und wird auch unbegreiflich bleiben. Bis zum „Letzten Tag“ !!!!!!!!!!!!
Erwähnenswert ist bestimmt, es dehnt sich aus. Nicht mehr so schnell wie am Anfang doch es geht etwas langsamer weiter.Es leuchten (entstehen) neue Sonnen (Sterne) und alte verglühen oder finden ihr Ende halt in einer Supernova, sprich riesigen Sternexplosion. Man kann das Ganze auch als ständigen Wandel bezeichnen. Es war sehr lange Zeit üblich zu sagen, das Universum ist halt schon immer da gewesen und zukünftig wird es fortbestehen !
Aber ich habe schon ein paar Seiten vorher darauf hingewiesen, Hubble machte eine Entdeckung. 1929 stellte er ja fest, dass sich das Universum ausdehnt und das offenbar auch schon früher getan hat. Verfolgt man diese Entwicklung in der Zeit immer weiter zurück, dann muss das Universum irgendwann einmal in einem gewaltigen Urknall entstanden sein. Auch wenn heute noch offene Fragen zum Urknall bestehen, momentan ist es jedoch das beste Modell, das es gibt. Temperatur: minus 270 Grad Celsius.
Beweise für den Urknall: die Hintergrundstrahlung
Auch wie schon aufgezeigt :
Was ist von unserem Urknall übrig geblieben ?
So einfach es klingt, es ist die Hintergrundstrahlung, sie ist das „Licht“, das vom Urknall übrig geblieben ist. Der Ursprung dieses Lichts liegt hinter den Galaxien. Wir Astrophysiker können damit in die Vergangenheit schauen. Wir kennen sehr viel Licht, aber die Hintergrund-Strahlung ist älter als jedes Licht, das wir kennen.“
Der Satellit „Planck“, also mit seiner Hilfe machte man sie sichtbar. So wurde das sehr frühe Universum auf einem quasi Foto darstellbar.
Was kennen wir heute ? ( …….schon….oder erst……)
Mir fällt die Sonne ein….unsere, viele Sterne, der Mond und auch schwarze Löcher !
Zur Sache……..
Wir schätzen, das es so etwa 100 Milliarden Galaxien im Universum gibt. Wiederum hat jede von ihnen Milliarden von Sternen. Unser All, so kommt es uns vor, ist voller leuchtender, heller Objekte. Aber Forschungsergebnisse und deren Berechnungen zeigen eindeutig, daß Galaxien und Sterne gerade einmal fünf Prozent des Universums ausmachen. Da fehlen 95 Prozent. Wo befinden sich diese, die kennen wir nicht.
Aber was wir wissen: Sterne und Planeten, es gibt sie…..
Der Beginn ist der Urknall, nur zwei Grundelemente waren vorhanden……Wasserstoff und Helium. Sie waren die ersten Elemente im verdammt jungen Universum. Andere Zutaten gab es noch nicht.
Weiter : Ganze 200 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden die ersten Fusionsreaktoren unseres Universums – es waren, einfach Sterne. Ihre Entwicklung ging aus den vorher erwähnten kosmischen Grundelementen hervor : Durch die Schwerkraft verklumpten also die Wasserstoff- und Heliumteilchen zu Gasbällen. Gasbälle die immer dichter und heißer wurden – so heiß, dass eine Fusion von statten gehen konnte, eine Art Verschmelzung. Das kann man ohne weiteres als Geburt der ersten Sterne bezeichnen.
In ihrem Inneren verschmolzen zuerst Wasserstoff-Teilchen zu immer mehr Helium. Aus Helium entstanden auch Elemente, die es direkt beim Urknall noch nicht gab.
Sterne enthielten also nach und nach verschiedene Elemente und dabei wurde der jeweilige Stern schwerer und die sehr Schweren konnten immer mehr Elemente erzeugen. Zum Beispiel auch Sauerstoff und Kohlenstoff – es sind die Elemente, die für das Leben auf der Erde wichtig wurden.
Man muß aber ganz eindeutig darauf hinweisen, mit dem Element Eisen war dann Schluß. Aber es sind heute noch schwerere Elemente bekannt, wie zum Beispiel Silber oder Gold. Dafür gibt es eine andere Erklärung :
Es muß also etwas vorgefallen sein, was noch viel größere Energien hervorbrachte und das war das Ereignis einer Supernova.
Das Ereignis, wissen wir heute, ist also das Sterben eines alten Sterns. Sie explodieren in einer „Supernova“ und bei diesem Vorgang entsteht eine gigantische Energie. Es kann vermutet werden, daß die ausgebrannten Sternenleichen (Neutronensterne ) bei einer Kollision, Elemente, wie schon erwähnt, Silber und Gold erzeugt haben …………und alles wird dabei ins All geschleudert.
Und was haben diese Elemente mit unserer Erde zu tun?….und wie kamen die Elemente auf die Erde?
Also gehen wir mal mit riesigen Schritten zurück, so etwa viereinhalb Milliarden Jahre! Zu diesem Zeitpunkt entstand unser Sonnensystem. Es war zuerst eine verdammt große Staubwolke in Gaswolken vermischt.
Das waren Überreste vergangener und selbstverständlich explodierter Sonnen (Sterne).
Also ein Sammelsurium von Staub-Gasteilchen und auch die schon erwähnten verschiedenen Elemente. Die Gravitation sorgte dafür, das es sich zu einer riesigen Scheibe, schon rotierend, zusammenzog.
Die Anziehungskraft bewirkte also, dass in dem Zentrum der Scheibe eine Sonne ( Unsere) entstand ist oder besser sich formte.
Diese „Scheibe“ verformte sich in den äußeren Bereichen. Staubteilchen verklumpten sich, das Verklumpte wuchs an. Es bildeten sich immer größere Körper und nach einer gewissen Zeit waren es Planeten.
Man brauch nicht staunen, aber auf diese Weise entstand auch die Erde als Planet. Danach hat sich in einem Millionen Jahre dauerndem Prozess das Leben auf der Erde entwickelt. Das alles quasi aus kosmischem Staub.
Was wir noch nicht wissen: Dunkle Materie ?
Es gibt noch keinen Beweis für die Existenz. Selbstverständlich liegen schon viele Indizien vor : Es gibt In unserem Universum viel mehr Materie, als wir sehen können – es ist die so genannte Dunkle Materie.
Auf den faszinierenden Aufnahmen von Hubble und Co scheint das Universum erfüllt von leuchtenden Sternen und Galaxien. Doch sichtbare Materie macht nur wenige Prozent des Universums aus. Tatsächlich besteht das All wohl zu fast 27 Prozent aus anziehender Dunkler Materie und zu rund 70 Prozent aus abstoßender Dunkler Energie.
Dunkle Materie könnte aus bisher unbekannten Elementarteilchen bestehen, die jedoch keinerlei Strahlung abgeben und daher für Teleskope unsichtbar wären. Astrophysiker im Allgemeinen vermuten, dass sie sich nur über ihre Schwerkraft verrät: Sie ballt sich in dichten Wolken im Umfeld von Galaxien und verändert von dort die Art und Weise, wie sich Sterne durchs All bewegen…………ich sehe das etwas anders und werde ganz gesondert dazu Stellung nehmen !
Mit immer ausgefeilteren Detektoren suchen die Wissenschaftler nach Spuren der mysteriösen Materieform. Ob sie wirklich existiert, ist nach wie vor unklar: Bisher hat keines der Messgeräte ein eindeutiges Signal aufgefangen.
Fast zur gleichen Zeit machte Fritz Zwicky eine interessante wenn nicht sogar beunruhigende Entdeckung? Er war zwar nicht so prominent unter den Astronomen wie E. Hubble aber seine Forschungsergebnisse sorgten für Aufsehen.
Er kam auf eine sehr gute Idee mit Hintergedanken, man wußte es nicht. Er macht sich an den Coma-Haufen ran. Dort untersuchte er die Bewegung der Galaxien. Er kam dann zu dem folgenden Schluss, nämlich, die gegenseitige Anziehung der dortigen Galaxien durch ihre Schwerkraft ist zu gering um den Galaxien-Haufen beieinander zu halten. Und er kam zu folgender Schlussfolgerung : ……Es musste in dem Haufen eine sehr große Menge unsichtbarer Materie geben – Dunkle Materie !??
Seine Idee wurde von den damaligen Kollegen nicht entsprechend ernst genommen und wie es dann so läuft, die dunkle Materie wurde kurzfristig zu den Akten gelegt. Sie geriet sogar in Vergessenheit.
Aber der Spruch : Aus den Augen aus dem Sinn ! , sollte hier nicht zur Geltung kommen. Dann, Anfang der 70 -Jahre (natürlich 1970) gesellte sich die Dunkle Materie zurück in den Fokus der Wissenschaft. Es war eine junge Astronomin, mit dem Namen Vera Rubin, sie machte sich daran Sterne zu beobachten bei ihrer Drehung in Galaxien.
Sie erwartete eigentlich, das Gleiche zu finden wie bei der Bewegung der Planeten in unserem heimatlichen Sonnensystem.
Jetzt mal näher ran an die Bewegung von Sternen.
Eine übliche Annahme ist, wenn die Sterne weiter vom Zentrum der Anziehungskraft entfernt sind, umso langsamer sollten sie sich bewegen. Doch Vera Rubin stellte völlig überrascht etwas anderes fest: Die Sterne in den Außenbereichen der bekannten Galaxien waren fast genauso schnell wie im Zentrum. Bei dieser Annahme würde es passieren, daß die Galaxien auseinander fliegen und die äußeren Sterne weggeschleudert werden. Nichts davon passierte, die Galaxien blieben stabil. Jedoch diese Entdeckung von Rubin sorgte für ernstzunehmende Fragen und schon erwachte Zwickys Ergebnis oder besser These neu: Es musste also doch viel mehr Masse geben als die der leuchtenden Sterne. Die Bemerkung oder Festlegung auf Dunkle Materie war nicht mehr rätselhaft – sondern es schien sie wirklich zu geben!
…….und wenn es sie schon gibt, ……….Wie viel Dunkle Materie gibt es?
Jetzt begann die große Suche oder wissenschaftliche Jagd Weltweit von vielen Astronomen. Wo läßt sich die fehlende Masse im Universum finden.
Es boten sich bekannte bzw., bisher übliche astronomische Objekte an. Aber sie sind halt schlecht zu beobachten, wie Planeten, erkaltete Sonnen, dunkle Gaswolken. Manch einer von euch wird den englischen Ausdruck für diese vorher genannten Objekte kennen : MACHOs (engl.: Massive Compact Halo Objects). Auch schwarze Löcher wurden in eine Art vorläufige Rechnung mit einbezogen, obwohl sie damals erst indirekt beobachtet worden waren.
Doch alles einbezogene an Macho‘s ergab unter dem Strich zu wenig „Dunkle Materie“.
Man konnte im Endeffekt die Dunkle Materie nicht erklären, was für ein Stoff („Etwas“) verbarg sich da noch ?
Die Beschaffenheit der dunklen Materie blieb unerforscht, aber den Astronomen gelingt es immer genauer ihre Menge abzuschätzen.
Woran liegt das ? …….die Teleskope wurden von Jahr zu Jahr technisch immer besser.
Schauen wir nochmals auf das Weltraumobservatorium Hubble, es ist seit den 1990er-Jahren in Tätigkeit und liefert uns schon sehr genaue Messdaten……und was speziell ? Das Auffinden sogenannter Gravitationslinsen ist mit ihm einfacher. Auch die großen Massen-Ansammlungen – wie zum Beispiel „Galaxienhaufen – die den Raum verbiegen und das Licht von dahinter liegenden Objekten verformen.
Erinnert euch, je mehr Masse eine Linse hat, desto stärker wird das Licht abgelenkt. Immer wieder stoßen wir auf sich wiederholende eindeutige Ergebnisse : Es steht fest in den Galaxien-Haufen ist bedeutend mehr dunkle als leuchtende Materie.
Es ist technisch möglich eine interessante Rechnung anzulegen wenn man auf eine Verteilung der dunklen Materie wert legt.
Für einen kleinen Abschnitt des Himmels können die Astronomen auf diese Weise sogar die Verteilung der Dunklen Materie berechnen. Das Ergebnis: Es gibt wahrscheinlich fünfmal mehr Dunkle Materie als sichtbare.
Jetzt kommt garantiert eine bestimmte Frage. Der erzählt immer nur von Dunkler Materie, ja erzähl endlich, woher kommt sie ?
Es ist relativ klar, wer lange sucht, der findet was……Wieder mal sind es die Kosmologen, sie forschen oder besser versuchen die Beschaffenheit der Dunklen Materie zu erklären. Recht gedankenschnell bekommen sie Hilfe aus einer unerwarteten Richtung. Die Teilchenphysiker, sie haben schon seit den 1970er-Jahren, etwas als gegeben hingestellt und auch behauptet. Es gibt noch eine ganze Reihe von noch unentdeckten Elementarteilchen. (besser geben könnte)
Wie immer bekam das was man sucht, auch einen Namen und er trifft zu :Der Name ist WIMPs (engl.: Weakly Interacting Massive Particles) und natürlich wurde auch etwas von ihnen gefordert. Es sind Teilchen die nicht mit elektromagnetischer Strahlung – also Licht, Röntgenstrahlen, Radiowellen – wechselwirken, und das bedeutet nichts anderes, als das sie für Teleskope unsichtbar sind, oder sein müssen.
Es folgt bald Teil 3