Die Entstehung des Universums
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Im Fokus 380.000 Jahre: bisher früheste Bilder vom Weltall – die sogenannte Hintergrundstrahlung, 1964 entdeckt. Die Bilder „zeigen“ die Verhältnisse von damals. Zu dem Zeitpunkt umfasste das Universum etwa ein Tausendstel seiner jetzigen Größe. Die Entstehung des Universums Antiquarks Zeitnullpunkt 0 bis 10-43 10-34 10-32 Sek. Sek. Sek. Temperatur 1027 °C 6 | SONNTAG | 22. NOVEMBER 2015 Rund 400 Millionen Jahre: Erste Sterne und Galaxien entstehen Große Vernichtung: Entstehung von Protonen und Neutronen aus je drei Quarks sowie Auftauchen freier Elektronen. Im großen Vernichtungskampf Materie (Nukleonen aus Protonen und Neutronen) gegen Antimaterie siegt die Materie durch geringen Teilchenüberschuss 1 Sekunde Zeit Schematische Darstellung Kernsynthese Bildung von Wasserstoff- und Heliumatomkernen durch den Zusammenschluss von Protonen und Neutronen 3 Minuten 108 °C Atomkerne und Elektronen schließen sich zu vollständigen Atomen zusammen, nachdem das Universum auf ca. 3000 °C abgekühlt ist 1 Milliarde Jahre 10.000 °C –200 °C 10-43 Sekunden = 0,0000000000000000000000000000000000000000001 Sekunden Entscheidung 1 Universum Zeit Entscheidung A unendlich viele Universen blau B grün C Beispiel: In der Quantenphysik gibt es rechnerisch immer viele verschiedene Möglichkeiten, wie sich die Welt weiterentwickeln könnte. Es ist aber nicht klar, warum dann nur eine Möglichkeit tatsächlich eintrifft. Es gibt daher Physiker, die genau umgekehrt denken. Sie argumentieren: Jeden Moment werden alle Möglichkeiten umgesetzt – jede in einem eigenen Universum. In jeder Sekunde spaltet sich das Universum auf: in eines, in dem das Hemd rot ist, ein anderes, in dem es blau ist, und so weiter. Wir selbst erleben immer nur ein Universum und können nicht in die Nachbaruniversen hinüberschauen. In all diesen Universen gelten dieselben Naturgesetze. Erde Menschen denken über den Urknall nach 10,9 Milliarden Jahre Erstes Leben auf der Erde 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 Milliarden Jahre heute rund 13,82 Milliarden Jahre –270 °C Quellen: NASA, MAX-PLANCK-INSTITUT/ALBERT-EINSTEIN-INSTITUT, MAX TEGMARK „UNSER MATHEMATISCHES UNIVERSUM“; SPEKTRUM DER WISSENSCHAFT; THE KINGFISHER „YOUNG PEOPLE’S BOOK OF SPACE“; ALBERT EINSTEIN „ÜBER DIE SPEZIELLE UND DIE ALLGEMEINE RELATIVITÄTSTHEORIE“ DIE THEORIE VON DEN PARALLELEN UNIVERSEN Hemd rot Sonne 9,2 Milliarden Jahre: Unsere Sonne entsteht aus kollabierenden Gasund Staubwolken in der Milchstraße. 500 Millionen Jahre später entsteht die Erde Galaxien-Ära Galaxien (wie z. B. die Milchstraße) bilden sich 300.000 Jahre Reste der kosmischen Hintergrundstrahlung Reste der kosmischen Hintergrundstrahlung Urgalaxien und Quasare Heliumatomkern Quark-Ära DIE THEORIE VON DEN MULTIVERSEN Warum sollten wir eigentlich in unserem Universum allein sein? Diese Frage wird von immer mehr modernen Kosmologen gestellt. Sie vermuten viele – oder sogar unendlich viele – Multiversen, die parallel zu unserem Universum existieren. Das Problem dabei: Aus prinzipiellen Gründen sind wir von unseren Nachbarn getrennt – wir können also nicht zu einem anderen Universum „hinüberschauen“. Viele Physiker lehnen daher diese Ideen ab. WasserstoffNeutron atomkern Dunkles Zeitalter Elektronen Urgalaxien und Quasare Eine andere Überlegung beschäftigt sich mit der Inflation. In dieser Zeit könnte innerhalb kürzester Zeit jedes denkbare Universum entstehen. Möglicherweise sogar Universen, in denen ganz andere Naturgesetze gelten als in unserem eigenen. Denn warum gelten bei uns gerade diese Naturgesetze? Auch hier gilt: Aus prinzipiellen Gründen (Einstein’sche Relativitätstheorie) können wir nicht zu unseren Nachbarn hinüberschauen. Hemd grün schwarz Inflation unendlich viele Universen Fotos: APA (1), NASA (4), FOTOLIA (Rest) Proton Vereinheitlichung der Grundkräfte Inflation Der „Urknall“ ist nicht etwa eine Art Explosion, sondern das gemeinsame Entstehen von Raum, Zeit, Strahlung und damit Materie. Es ist ein rechnerischer Punkt. Zunächst waren die Kräfte noch vereinheitlicht. In der sogenannten Inflation dehnte sich das Universum ungeheuer schnell aus, ehe die Materie (nach einer Sekunde) entstand. Später wird das Universum transparent, es bilden sich Atome und dann Galaxien, während die Expansion langsamer wird. Seit einiger Zeit scheint das Universum erneut wieder schneller zu expandieren. Urknall Universum ist unendlich klein Was genau zu diesem Zeitpunkt war oder passierte, lässt sich nicht sagen. Quarks Planck-Ära (Physikalische Gesetze ohne Gültigkeit) Urknall (symbolische Darstellung) Phase der Inflation mit besonders starkem Wachstum Das Universum wird transparent NORBERT SWOBODA, GÜNTER PICHLER DIE URKNALLTHEORIE Entstand, als man die Expansion des Weltalls erkannte: Es musste einen Anfang gegeben haben. Heutige Galaxien Atome Raum Einsteins Theorie gab der Kosmologie (Lehre vom Ursprung und der Entwicklung des Kosmos) einen enormen Auftrieb. Zusammen mit der Quantenphysik entstand daraus die Urknalltheorie, die sich heute in Richtung Annahme von Multiversen weiterentwickelt. Unerwartete beschleunigte Ausdehnung und die Verteilung der Massen von Galaxien, die nicht vernünftig erklärt werden können, bringen heute die „Dunkle Materie“ und „Dunkle Energie“ ins Spiel. rot blau Zeit orange Hemdfarbe Auch in diesem Modell gibt es alle denkbaren Möglichkeiten, sie entstehen in der Inflationsphase. In einem Universum ist das Hemd grün, im anderen rot. Wir selbst leben immer nur in einem dieser Paralleluniversen. 80 Jahre Alter mit 30 In den unendlich vieverstorben len Universen wird eine Person in einem 80 Jahre alt, in einem 80 Jahre anderen 50 Jahre. Sollten gar andere Naturgesetze im Spiel sein, wären die mit 50 allermeisten der verstorben anderen Paralleluniversen wohl wüst und leer. 80 Jahre 22. NOVEMBER 2015 | SONNTAG | 7
