Anfang und Ende des Universums

von Hans-Erich Gillmann

Nach den heute verbreiteten Weltmodellen ist das Universum ein sich ausdehnender Raum, der mit Galaxien übersät ist. Die oft spiralförmigen Galaxien bestehen aus Milliarden von Sternen wie unserer Sonne. Eine große Zahl dieser Sterne wird mit ziemlicher Sicherheit, wie unsere Sonne, ebenfalls von Planeten umkreist, und auf manchen dieser Planeten dürften aller Wahrscheinlichkeit nach verschiedene Lebensformen zu finden sein. Durch die Untersuchung der auf der Erde vorkommenden Gesteine kennen wir das Alter unseres Planeten: ca. 4,6 Milliarden Jahre.

Dies ist vermutlich auch das Alter der Sonne und unseres ganzen Sonnensystems. Im Weltall sind jedoch ständig neue Sonnen im Entstehen begriffen. Daher muß das Universum älter als 4,6 Milliarden Jahre sein. Bei der Bestimmung des genauen Weltalters spielt die Beobachtung entfernter Galaxien eine Schlüsselrolle. Entsprechende Messungen, die durch die sogenannte Rotverschiebung ermittelt werden, ergeben, dass sich die Galaxien mit hoher Geschwindigkeit von uns und voneinander entfernen. Die am weitesten entfernten Galaxien fliegen dabei mit Geschwindigkeiten von mehreren (hundert) Kilometern pro Sekunde und mehr auseinander. Der Weltraum scheint sich also insgesamt auszudehnen; man spricht in diesem Zusammenhang von der Expansion (Ausdehnung) des Universums.

In einem Modell kann sich das jeder selbst anschauen, indem man einen Ballon gerade genug aufbläst, dass man einige Spiralen, welche die Galaxien darstellen sollen, aufzeichnet. Bläst man jetzt den Ballon weiter auf, dann dehnt sich der Ballon und die aufgezeichneten „Galaxien" driften weiter auseinander. Wenn sich das Universum ausdehnt, heißt das, es war in der Vergangenheit kleiner und die Materie war dichter zusammen. Wenn man zeitlich nur weit genug zurückgeht, kommt man theoretisch an einen Zeitpunkt, wo die gesamte Materie des Weltalls auf engstem Raum zusammengedrängt war. Genau das war nach der Überzeugung vieler Wissenschaftler vor etwa 15 Milliarden Jahren der Fall. Nach der Urknall - Theorie entstand nämlich sämtliche Materie und Energie vor dieser Zeit in einer gigantischen Explosion, eben diesem Urknall, oder auch „Big Bang" genannt, mit dem auch die Expansion des Universums ihren Anfang nahm. Im Urknall entstanden nicht nur Materie und Energie, sondern auch Raum und Zeit. Daher hat es nach der Urknall - Theorie keinen Sinn von einer Zeit vor dem Urknall zu sprechen, da die Zeit vorher noch gar nicht existierte. Direkt nach dem Urknall war das Universum unendlich heiß und enthielt ausschließlich Energie. Doch schon nach wenigen Sekunden hatte sich das Universum genügend ausgedehnt und abgekühlt, dass aus der Energie atomare Teilchen wie Protonen, Neutronen und Elektronen entstehen konnten. Nach kurzer Zeit lagerten sich diese Teilchen zusammen und bildeten Atomkerne, insbesondere Heliumkerne. Bevor die Atomkerne Elektronen an sich binden und Atome entstehen konnten, vergingen mehrere Hunderttausend Jahre. Protonen (Wasserstoffkerne) und Heliumkerne banden Elektronen an sich, neutrale Wasserstoff - und Heliumatome entstanden. Sie sind die am häufigsten vertretenen Elemente des Universums. Wasserstoff ist der vornehmlich „ Brennstoff" der Sterne, der sie, wie unsere Sonne, zum Leuchten bringt.

Die Expansion und Abkühlung des Weltalls setzte sich weiter fort. Etwa 2 Milliarden Jahre später verdichteten sich Molekülwolken aus Wasserstoff - und Heliumgas unter Einfluss der eigenen Schwerkraft so sehr, dass die ersten Sterne entstanden. Seitdem bildeten sich fortwährend neue Sterne und Galaxien, und so entstand das heutige Erscheinungsbild des Universums. Niemand kann die zukünftige Entwicklung des Universums vorhersagen, aber denkbar erscheinen die folgenden Möglichkeiten, je nachdem, ob man die Hypothese vom offenen oder geschlossenen Universum in Betracht zieht. In einem offenen Universum bewegen sich die Galaxien immer weiter auseinander, und das Universum dehnt sich immer weiter aus. Diese Entwicklung geht auch dann noch weiter, wenn in mehreren Milliarden von Jahren alle Sterne erloschen sind. Wenn jedoch genügend Materie im Universum existiert, könnte ihre Massenanziehung (Gravitation) ausreichen, das Auseinanderdriften der Galaxien irgendwann einmal zu stoppen. Diese Überlegung würde der Vorstellung eines geschlossenen Universums zukommen. Für ein geschlossenes Universum reicht aber die vorhandene sichtbare Materie nicht aus. Es ist aber durchaus möglich, dass es eine größere Menge nicht beobachtbarer Masse, die sogenannte dunkle Materie, gibt und das Universum tatsächlich geschlossen ist. Diese dunkle Materie erfüllt den Raum zwischen den Galaxien und fernen Welteninseln, sie verdichtet sich in den Milchstraßensystemen und durchsetzt sogar die Umgebung unseres Planetensystems. Es muß sie geben, sonst lassen sich Beobachtungen an Galaxien und Sternbewegungen nicht erklären. Dann kommt die Expansion des Universums nach einer bestimmten Zeit zum Stillstand, und eine Kontraktion, also ein Zusammenziehen aller Materie, folgt. Die Galaxien bewegen sich dann wieder aufeinander zu. Eine Umkehrung der gegenwärtig zu beobachtenden Entwicklung tritt ein, so wie unser Modell mit dem Ballon, aus dem man jetzt wieder langsam die Luft entweichen lässt.

Das geschlossene Universum zieht sich immer weiter zusammen, bis alle Materie auf einen einzigen Punkt zusammengedrückt wird. Dann verschwindet das Universum im „Big Crunch", dem Gegenstück zum „Big Bang". Das wäre dann das Ende des Universums. Oder aber, der „Big Crunch" könnte durchaus einen neuen Urknall auslösen, aus dem seinerseits ein neues Universum entsteht. In dem sich ausdehnenden neuen Universum würden erneut Sterne und Galaxien entstehen, genau wie die heutigen. Auch dieses Universum würde wieder mit einem „Big Crunch" enden, gefolgt von einem abermaligen Urknall. Diese Vorstellung eines sich periodisch ausdehnenden und wieder zusammenziehenden Weltalls bezeichnet man kurz als „oszillierendes" Universum.

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