KOSMOLOGIE | KOSMOLOGIE
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Kosmologie

Expansion_des_Universums1

Überblick

Die Kosmologie beschäftigt sich mit dem Ursprung, der Entwicklung und der Beschreibung der Struktur des Universums. Die moderne Kosmologie beschreibt das Universum mit den bekannten physikalischen Gesetzmässigkeiten. Das Urknallmodell ist die heute von den meisten Physikern anerkannte Theorie, die viele im Kosmos beobachteten Phänomene korrekt beschreibt. Aber noch sind längst nicht alle Fragen geklärt. Das  Urknallmodell wird unter anderem durch die folgenden drei Beobachtungen bestätigt, siehe weiter unten.
Bild: Wikipedia, Public

1. Die Häufigkeit der chemischen Elemente

In den ersten drei Minuten nach dem Urknall bildeten sich die Atomkerne der leichtesten Elemente, Wasserstoff, Helium und Lithium. Aufgrund der physikalischen Theorien ergibt sich ein Massenverhältnis von 75% Wasserstoff und etwa 25% Helium und sehr wenig Lithium. Aus diesen Gasen bildeten sich dann später die ersten Sterne.

Im Bild rechts sieht man leuchtende Gaswolken im Käfernebel oder Butterfly Nebula. Den Käfernebel findet man im Sternbild Skorpion, er befindet sich in einer Entfernung von etwa 4’000 Lichtjahren. Er ist ein sogenannter Emissionsnebel. Dies sind interstellare Gase, die selbst Licht in verschiedensten Farben emittieren. Die rötlichen Aussenbereich bestehen hauptsächlich aus Stickstoff. Die gemischt weissen und farbigen Bereiche sind Stellen, in denen Licht durch Schwefel emittiert wird. Bild: NASA, ESA und das Hubble SM4 ERO Team

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2. Die kosmische Hintergrundstrahlung

Sie wurde 1946 vom Physiker George Gamow vorausgesagt und 1964 durch Arno Penzias und Robert Woodrow Wilson nachgewiesen. Die Hintergrundstrahlung stammt aus der Zeit etwa 380’000 Jahre nach dem Urknall. Das ist auch der Zeitpunkt, an dem das Weltall transparent wurde; vorher bestand es aus undurchsichtigem ionisiertem Gas. Neueste Satellitenmessungen durch „Planck“ zeigen eine Anisotropie dieser Strahlung (Bild links). Die gemessenen Temperaturfluktuationen spiegeln die Materieverteilung im Universum etwa 300’000 Jahre nach dem Urknall.  Planck ist eine Raumsonde der ESA zur Erforschung der kosmischen Hintergrundstrahlung.
Bild: NASA, ESA, and S. Beckwith (STScI) and the HUDF Team

3. Expansion des Universums

1927 postulierte der belgische Physiker und Priester Georges Lemaître die Expansion des Weltalls im Einklang mit Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie. 1929 entdeckte der Astronom Hubble mit dem rechts abgebildeten Teleskop auf dem Mount Wilson, dass sich fast alle Galaxien von uns entfernen und zwar je weiter von uns entfernt desto schneller. Bild: http://www.astro.caltech.edu

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Urknall

Unter dem Begriff Urknall versteht man in der Kosmologie den Anfangspunkt der Entstehung von Materie und Raumzeit. Ein solcher Anfang ergibt sich aus der beobachteten Expansion des Universums. Die einzelnen Phasen der Expansion des Universums und die Bildung von Sternen und Galaxien werde ich in meinen Präsentationen genauer erläutern.
Das Bild links zeigt eine Galaxienansammlung in einer Entfernung von etwa 13 Milliarden Lichtjahren. Es wurde mit dem  Hubble Weltraumteleskop aufgenommen. Um überhaupt eine sichtbare Aufnahme aus dieser Himmelsregion (südwestlich vom Sternbild Orion) zu bekommen, betrug die gesamte Belichtungszeit 11.3 Tage.
Bild: Hubble SM4 ERO Team

Wir sind im Kosmos, der Kosmos ist in uns.

10% der Masse des menschlichen Körpers werden durch Wasserstoff-Atome gebildet. Dies entspricht zahlenmässig 63% aller Atome in unserem Körper. Diese Wasserstoff-Atome entstanden in den ersten Minuten nach dem Urknall. Ein beträchtlicher Teil unseres Körpers ist demzufolge 13.8 Milliarden Jahre alt!
Kohlenstoff ist der wichtigste Baustein aller pflanzlichen und tierischen Organismen. Ohne Kohlenstoff wäre kein Leben auf der Erde möglich. Kohlenstoff entstand erst in der Spätphase der Sternentwicklung (Roter Riese). In dieser Phase werden alle chemischen Elemente bis zum Eisen gebildet. Alle Atome die schwerer als Eisen sind, vom Kobalt bis zum Uran, werden erst in einer Supernova (Sternexplosion) erzeugt und dabei in den Weltraum geschleudert. Wir sind „Sternenkinder“, vom Anteil der Gesamtmasse bestehen wir zu 90% aus „Sternenstaub“ von früher explodierten Sternen.

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Bild: ESA, Tagesanzeiger vom 26.6.2013

Weitere Informationen über die Urknalltheorie finden Sie auch unter dem folgenden Link:  → Urknall Wikipedia

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