Sonnenuntergang in Kassel (Lara Bendig)

Mittwoch, 29. Juni 2022

Wir kommen um einen Urknall wohl nicht herum....: Alles ist noch recht jung

 Nehmen wir einmal an, wir hätten keinerlei theoretische Vorstellungen über einen möglichen Anfang des Kosmos und ob es diesen überhaupt gibt, aber wir wären kluge und gute Beobachter.

Gibt es Hinweise auf einen Anfang, auf einen Urknall?

Ja, ich möchte einmal einige aufzählen:

- Nachts ist es dunkel...(für uns)

Was ist damit gemeint? Bei klarem Wetter sieht man Sterne oder Galaxien am Himmel und dahinter dunklen Raum.

Wäre unser Universum sehr alt und sehr groß, dann müsste uns das Licht vieler weit entfernter Galaxien  erreicht haben, die alle zusammen den Nachthimmel aufhellen.

Woran liegt das? Die Intensität der Strahlung nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab, aber auch die Fläche unter der wir eine Galaxie am Himmel sehen. Damit bleibt die sog. Flächenhelligkeit einer Galaxie konstant, sie ist immer gleich groß, egal wie weit sie entfernt ist.

Wäre der Kosmos Billionen mal größer und Billionen mal älter, so würde sich das Licht aller Galaxien überlappen und den Himmel aufhellen.

Das ist in abgewandelter Form das berühmte Olbersche Paradoxon (1823).

Es kann also keinen ewigen unendlich großen Kosmos geben. Er muss also einen Anfang gehabt haben.

- Für Mikrowellenteleskope ist es nachts hell.

Im Bereich der Mikrowellen sehen wir ein nahezu gleichförmiges Leuchten am Himmel, dessen Energieverteilung auf die einzelnen Wellenlängen einer Temperatur von 2,7 K entspricht. Dieses Leuchten kann man nicht als Überlagerung weit entfernter Quellen erklären. Die naheliegende Erklärung erfordert aber auch theoretische Ideen, nämlich eine Abkühlung eines weit in der Vergangenheit liegenden Gases durch Expansion des Kosmos. Beides zusammen deutet auf einen Urknall hin.


Bild: Schwedische Akademie der Wissenschaften

- Galaxien entwickeln sich

Wir können recht eindeutig erkennen, dass weit entfernte Galaxien anders aufgebaut sind, andere Größen haben als nahe Galaxien. Galaxien in großer Entfernung sehen wir aber in weit zurückliegender Vergangenheit. Es muss also eine Entwicklung der Galaxien von jung zu alt geben. Damit hat die Existenz der Galaxien einen Anfang, vor etwa 13,4 Milliarden Jahren.

Aus größerer Vergangenheit bekommen wir kein Licht von Galaxien, da es sie da noch nicht gegeben hat.

- Der Kosmos expandiert.

Hubble hat vor fast 100 Jahren entdeckt, dass das Licht der Galaxien zu längeren Wellenlängen auseinander gezogen wird, wenn die Galaxie weiter entfernt ist. Das deutet darauf hin, dass der Kosmos sich ausdehnt, während das Licht zu uns unterwegs ist.

Ein sich ausdehnender Kosmos aber war früher kleiner. Und die Ausdehnung muss mal begonnen haben.

- Der Anfang war heißer

Wendet man das so gefundene Ausdehnungsgesetz auf die Mikrowellenstrahlung an, so muss sie von einem 3000 K heißen Gas stammen. Je jünger der Kosmos ist, desto heißer ist diese Strahlung. Auch Zwischenwerte von etwa 10 K in mittleren Entfernungen lassen sich inzwischen messen.

- Es gibt Altersgrenzen

Mit immer genaueren Methoden können wir das Alter der Objktre im Univerusm abshcätzen und daraus eine Grenze für das Alter des Kosmos ableiten:

Radioaktivität auf der Erde: Kosmos älter als  7 - 13 Mrd. Jahre

Kugelsternhaufen: Kosmos etwa 13 - 14 Mrd. Jahre alt

Weißer Zwerge: Kosmos muss etwas über 12 Mrd. Jahre alt sein

Kosmische Expansion: Alter des Kosmos 13,4 +/- 0,3 Mrd. Jahre

Im nächsten Post lernen wir, was uns die Modelle zum Anfang sagen...denn sie lassen einen Kosmos ohne Urknall zu.

Danach lernen wir, welche Beobachtungen des gegenwärtigen Kosmos diese Urknallvorstellung erklären kann, ein weiteres Plus für den Urknall..




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