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Der Big Bang für Einsteiger

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Artikel vom 01.11.1999, letzte Änderung: 14.06.2001

Beschreibung der Urknalltheorie

Das Weltall, unendliche Weiten, dieser Satz ist wohl jedem StarTrek-Fan bekannt. Doch stimmt er eigentlich? Ist das Universum unendlich oder gibt es doch irgendwo eine Grenze? Diese Frage beschäftigt die Wissenschaft und vor allem die Kosmologen schon seit Jahrzehnten. Sind wir heute, zu Ende des 2. Jahrtausends in der Lage, die Entstehung und Entwicklung des Universums zu erklären? Oder ist dieses nur ein utopischer Versuch der Menschheit, die Schöpfung zu erklären?

In diesem Bericht möchte ich versuchen, dieses riesige und komplizierte Gebiet der Astronomie etwas zu erläutern.

Lichtspektrum: Wird weißes Licht durch ein Prisma gebrochen, wo wird es in seine Spektralfarben zerlegt. Jeder kennt diesen Effekt am Beispiel des Regenbogens, wo anstelle des Prismas Wassertropfen treten. Die dünnen Linien bezeichnet man als Absorptionslinien, die bei den unterschiedlichen Objekten blau oder rot verschoben sind.

Beginnen wir vor 100 Jahren. Hier war die Welt oder besser das Universum noch in Ordnung. Man hatte zwar erkannt, dass die Erde keine Scheibe war und sich als Kugel in einer fast Kreisform um die Sonne bewegt. Das Universum war aber immer noch ein großes Rätsel, einmal davon abgesehen, dass man zum Ende des letzten Jahrhunderts noch davon ausging, dass unsere eigene Galaxie, die Milchstraße, die einzige sei.

Erst 1927 erkannte Edwin Hubble, dass es noch weitere Galaxien als unsere eigene gibt. Er beobachtete sogenannte Cepheiden, das sind astronomische Leuchtfeuer im Weltall, an denen Astronomen Entfernungen ziemlich genau bestimmen können. Ihm fiel auf, dass diese sich in einer solch großen Entfernung befanden, dass sie keinesfalls zu unserem eigenem System gehören konnten. Und noch etwas war augenscheinig, was auch heute noch Grundlage für die moderne Astronomie ist. Je weiter eine Galaxie entfernt war, je größer war ihr Spektrum zum roten Ende hin verschoben. Was bedeutet das? Jeder kennt den Effekt, dass ein Geräusch z. B. vom Martinshorn oder Rennwagen, welcher an einem vorüberfährt, um so höher wird, je näher das Fahrzeug kommt. Entfernt es sich wieder, wird auch Geräusch tiefer.

Der Doppler-Effekt

Dieses ist der sogenannte Doppler-Effekt der besagt, dass sich die Frequenz erhöht, wenn sich eine Quelle auf den Empfänger zubewegt. Beim Rennwagen bedeutet dieses z. B., dass es sich um ein höher werdenes Geräusch handelt. Doch kommen wir nun zurück zu unserem Astronom Edwin Hubble. Den gleichen Effekt wie im akustischen Bereich können wir auf das Lichtspektrum überbertragen. Bewegt sich eine Lichtquelle, in diesem Fall die Galaxie, auf uns zu, wird die Frequenz größer. Sie verschiebt sich zum blauen Ende des Spektrums. Entfernt sich die Lichtquelle, verkleinert sich die Frequenz, das Spektrum ist zum roten Ende verschoben. Da Hubble diesen Effekt bei allen Galaxien beobachtete, schloss er daraus, dass sich jedes Objekt von uns entfernt. Und noch eines konnte er beobachten: Je weiter ein Objekt entfernt war, um so schneller bewegt es ich von uns fort. Was schlossen die damaligen Wissenschaftler nun aus dieser Beobachtung?

Der Urknall

Teile der Hintergrundstrahlung: Der Satellit "Cobe" fixierte die Temperatur der kosmischen Hintergundstrahlung auf 2,735 Kelvin genau. Die unterschiedlichen Farben stellen eine gewisse Fluktuation in der Intensität dar, welche als Quelle der Materieansammlung im Universum angesehen wird.

Wenn sich alles voneinander fortbewegt, muss alle Masse einmal in einem Punkt vereinigt gewesen sein. Der Wissenschaftler Fred Hoyle, welcher immer noch der Meinung ist, dass es sich beim Universum um ein statisches handelt, kreierte in einem Interview unfreiwillig den Begriff des Big Bang, was zu deutsch großer Knall bedeutet. Heute sprechen wir vom sogenannten Urknall. Doch gibt es noch weitere Anhaltspunkte, welche diese Theorie bestätigen könnten? Man kam auf die Idee, dass beim Urknall eine extrem hohe Temperatur aufgetreten sein müßte, welche auch heute noch beobachtbar sein sollte. Alle Versuche waren zu Anfang vergebens, diese Strahlung zu identifizieren. Erst 1964 entdeckte man zufällig diesen zweiten Beweis für die Richtigkeit, der Urknalltheorie. Heute sind sich fast alle Wissenschaftler darüber einig, dass die Urknalltheorie die plausibelste Möglichkeit für die Entstehung unseres Universums darstellt. Hieraus stellten sich nun aber wieder neue Fragen, wie etwa das Alter oder die Ausbreitung des Weltraums. Wird sich unser Universum bis in alle Ewigkeiten ausdehnen oder besitzt es genügend Masse, um an irgendeiner Stelle wieder zu kollabieren?

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Autor

Christoph Lohuis ist 1. Vorsitzender des Astronomischen Vereins.
Neben der Vorstandsarbeit schreibt er Berichte für Zeitungen und unsere Homepage.

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