Astronomie

Die Urknalltheorie und der Ursprung des Universums

Die Urknalltheorie und der Ursprung des Universums

Der Urknall, buchstäblich Urknall, stellt den Moment dar, in dem "nichts" alle Materie auftaucht, das heißt, der Ursprung des Universums.

Nach dieser Theorie (Urknalltheorie, nicht "großes Verbot", wie es manchmal genannt wird) war die Angelegenheit ein unendlich kleiner Punkt und von sehr hoher Dichte, der zu einem gegebenen Zeitpunkt explodierte und es dehnte sich in alle Richtungen aus und schuf das, was wir als unser Universum kennen, das auch Raum und Zeit umfasst. Dies geschah vor ungefähr 13,8 Milliarden Jahren. Theoretische Physiker haben es geschafft, diese Chronologie der Ereignisse von 1/100 Sekunde nach dem Urknall zu rekonstruieren.

Nach dem ExplosionWährend sich das Universum ausdehnte (so wie es beim Aufblasen eines Ballons mehr Platz einnimmt), kühlte es sich ausreichend ab und es bildeten sich die ersten subatomaren Teilchen: Elektronen, Positronen, Mesonen, Barionen, Neutrinos, Photonen und a lange usw. bis zu den mehr als 90 heute bekannten Teilchen.

Später bildeten sich Atome. In der Zwischenzeit wurde die Materie aufgrund der Schwerkraft gruppiert, um Wolken dieser ursprünglichen Elemente zu bilden. Einige wuchsen so stark, dass Sterne auftauchten und Galaxien bildeten.

Geschichte der Urknalltheorie

1948 verstaatlichte der Amerikaner den russischen Physiker George Gamow modifizierte Lemaître-Theorie des Urkerns. Gamow erklärte, dass das Universum in einer gigantischen Explosion erschaffen wurde und dass die verschiedenen Elemente, die heute beobachtet werden, in den ersten Minuten nach der Großen Explosion entstanden sind, als die extrem hohe Temperatur und Dichte des Universums subatomare Partikel in den chemischen Elementen verschmolzen.

Neuere Berechnungen deuten darauf hin, dass Wasserstoff und Helium die Hauptprodukte des Urknalls gewesen wären und die schwersten Elemente später im Inneren der Sterne produziert wurden. Gamows Theorie ist zwar elementar und wird dann korrigiert, liefert jedoch eine Grundlage für das Verständnis der ersten Stufen des Universums und seiner nachfolgenden Entwicklung.

Die Materie, die in den ersten Augenblicken des Universums existierte, weitete sich rasch aus. Bei der Expansion kühlten Helium und Wasserstoff ab und kondensierten zu Sternen und Galaxien. Dies erklärt die Expansion des Universums und bildet die physikalische Grundlage des Hubble-Gesetzes.

Während sich das Universum ausdehnte, kühlte sich die Reststrahlung des Urknalls weiter ab, bis sie eine Temperatur von etwa 3 ° K (-270 ° C) erreichte. Diese Spuren von Mikrowellen-Hintergrundstrahlung wurden 1964 von Radioastronomen entdeckt, was für die meisten Astronomen eine Bestätigung der Urknall-Theorie darstellt.

Jüngste Messungen der Rotverschiebung von Supernovae zugeschrieben für jetzt Für die Dunkle Energie deuten sie darauf hin, dass sich die Expansion des Universums nicht verlangsamt, sondern beschleunigt. Die Untersuchung von Schwarzen Löchern und die jüngste Entdeckung von Gravitationswellen liefern weiterhin interessante Daten. Es scheint, dass die Erforschung des Urknalls noch einen langen Weg vor sich hat.

Offenes oder geschlossenes Universum? Endlich oder unendlich?

Eines der großen ungelösten wissenschaftlichen Probleme im Modell des expandierenden Universums ist, ob das Universum offen oder geschlossen ist (dh ob es sich auf unbestimmte Zeit erweitert oder sich wieder zusammenzieht).

Ein Versuch, dieses Problem zu lösen, besteht darin, festzustellen, ob die durchschnittliche Materiedichte im Universum größer ist als der kritische Wert in Friedmanns Modell. Die Masse einer Galaxie kann durch Beobachtung der Bewegung ihrer Sterne gemessen werden. Wenn man die Masse jeder Galaxie mit der Anzahl der Galaxien multipliziert, sieht man, dass die Dichte nur 5 bis 10% des kritischen Wertes beträgt. Die Masse eines Galaxienhaufens kann analog durch Messung der Bewegung der darin enthaltenen Galaxien bestimmt werden. Durch Multiplikation dieser Masse mit der Anzahl der Galaxienhaufen wird eine viel höhere Dichte erhalten, die sich der kritischen Grenze annähert, die "darauf hinzudeuten scheint", dass das Universum geschlossen ist.

Der Unterschied zwischen diesen beiden Methoden deutet auf das Vorhandensein von unsichtbarer Materie hin, der sogenannten dunkle Materieinnerhalb jedes Clusters, aber außerhalb der sichtbaren Galaxien. Bis das Phänomen der verborgenen Masse verstanden ist, wird diese Methode zur Bestimmung des Schicksals des Universums nicht überzeugend sein.

Viele der in der theoretischen Kosmologie üblichen Arbeiten zielen darauf ab, ein besseres Verständnis der Prozesse zu entwickeln, die zum Urknall hätten führen sollen. Die inflationäre Theorie, formuliert in den 1980er Jahren, löst signifikante Schwierigkeiten in Gamows ursprünglichem Ansatz, indem die jüngsten Fortschritte in der Physik der Elementarteilchen einbezogen werden. Diese Theorien haben auch zu so gewagten Spekulationen wie der Möglichkeit einer Unendlichkeit von Universen geführt, die nach dem inflationären Modell hergestellt werden.

Die meisten Kosmologen befassen sich jedoch mehr mit der Lokalisierung des Aufenthaltsorts der Dunklen Materie, während eine Minderheit, angeführt vom schwedischen Physik-Nobelpreisträger Hannes Alfvén, die Vorstellung vertritt, dass nicht nur die Schwerkraft, sondern auch Phänomene auftreten Sie haben den Schlüssel zum Verständnis der Struktur und Entwicklung des Universums.

Es gibt viele Quellen im Internet, die die Urknalltheorie weiterentwickeln, angefangen bei Wikipedia. Wir können unsere Neugierde auch durch einen Blick auf die unten aufgeführten Themen befriedigen.

Mehr entdecken:
• Das Olbers-Paradoxon: Ist das Universum unendlich?
• Was sind Gravitations- oder Gravitationswellen?
• Die Einzigartigkeit der Schwarzen Löcher


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