Es gibt drei große Zeitalter unseres Kosmos:
Zu Beginn dominierte die Eigenschaft der Strahlung, also die Photonen, den Kosmos. Relativ schnell übernahm dann die Gravitation von Materie und Dunkler Materie das Regime. Schon seit 5 Milliarden Jahren aber wird die großräumige kosmische Entwicklung durch die Energie des Vakuums bestimmt.
Die als Auslöser des Urknall angesehene Inflation soll hier nicht behandelt werden.
Das Strahlungszeitalter:
Die Energiedichte im Kosmos war so hoch, dass sich keinerlei Materie durch die Gravitation bündeln könnte. Lediglich die Strahlung bestimmte alles, die Bewegungen der Materie, den Energiegehalt des Kosmos.
Durch die Expansion des Universums reduzierte sich die Dichte der Strahlungsenergie schneller als die der Materie:
Strahlung und Materie reduzieren ihre Dichte durch die Raumvergrößerung, nehmen also mit der dritten Potenz der Größe des Raumes (Skalenfaktor a) ab. Zusätzlich werdne alle Wellenlängen durch die Expansion gestreckt. Die Energie eines Photons ist aber umgekehrt proportional zu der Wellenlänge, also kommt für die Strahlungsenergiedichte noch ein weiterer Faktor a hinzu:
Materiedichte ~ 1/a³
Strahlungsenergiedichte ~ 1/(a²)², also 1/a^4
Deshalb überstieg die Energiedichte der Materie die der Strahlung etwa 51 000 Jahre nach dem Urknall. Die Strahlungsära wurde durch die Materieära abgelöst.
Die Energiedichte des Vakuums bleibt aber immer gleich, denn wenn neuer Raum durch die Expansion hinzu kommt, dann hat er auch eine eigene Energie.
Da weiterhin die Energiedichte der Materie mit der dritten Potenz der Größe abnimmt (~1/a³), wird sie somit die Vakuumenergiedichte irgend wann einmal unterschreiten müssen. Das war vor 2 Milliarden Jahren der Fall, aber schon vorher, vor 5 Milliarden Jahren, begann der Kosmos beschleunigt zu expandieren.
Die Lösungen der Friedmanngleichungen zeigen auch, dass in jeder der drei Zeitalter eigene Gesetze die Entwicklung des Skalenfaktors a, der jeweiligen bestimmenden Dichte, der Hubblezahl H und der Temperatur T kontrollieren:
Der Skalenfaktor (die Expansion) wächst in der Strahlungsära mit der Wurzel der Zeit, in der Materieära mit der dritten Wurzel aus t² und in der Vakuumära exponentiell mit t.
Die Abbildung zeigt einen Überblick. Sie ist eine Folie meines gestrigen Vortrages über Weltmodelle.
Wer sich, durchaus auf etwas stärkerem mathematischen Niveau, mit diesen drei Zeitaltern näher beschäftigen möchte, kann meinen Vortrag über Weltmodelle noch online abrufen:
www.natur-science-schule.info unter Videos
oder direkt im YouTube Kanal von FutureSpace:
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