Fast alle Astronomen sind sich in der Theorie des Urknalls einig, dass sich das gesamte Universum ausbreitet und ferne Galaxien in alle Richtungen von uns wegrasen. Laufen Sie die Uhr zurück bis vor 13,8 Milliarden Jahren, und alles im Kosmos begann als ein einziger Punkt im Weltraum. In einem Augenblick breitete sich alles von diesem Ort aus nach außen aus und bildete die Energie, die Atome und schließlich die Sterne und Galaxien, die wir heute sehen. Aber dieses Konzept nur eine Theorie zu nennen, bedeutet, die überwältigende Menge an Beweisen falsch einzuschätzen.
Es gibt separate Beweislinien, von denen jede unabhängig auf dies als die Ursprungsgeschichte unseres Universums hindeutet. Die erste kam mit der erstaunlichen Entdeckung, dass sich fast alle Galaxien von uns entfernen.
Im Jahr 1912 berechnete Vesto Slipher die Geschwindigkeit und Richtung von „Spiralnebeln“, indem er die Änderung der Wellenlängen des von ihnen ausgehenden Lichts maß. Er merkte, dass die meisten von uns wegzogen. Heute wissen wir, dass es sich bei diesen Objekten um Galaxien handelt, aber vor einem Jahrhundert dachten Astronomen, diese riesigen Ansammlungen von Sternen könnten sich tatsächlich in der Milchstraße befinden.
1924 fand Edwin Hubble heraus, dass sich diese Galaxien tatsächlich außerhalb der Milchstraße befinden. Er beobachtete einen speziellen Typ eines veränderlichen Sterns, der eine direkte Beziehung zwischen seiner Energieabgabe und der Zeit hat, die es braucht, um in der Helligkeit zu pulsieren. Indem er diese veränderlichen Sterne in anderen Galaxien fand, konnte er berechnen, wie weit sie entfernt waren. Hubble entdeckte, dass sich all diese Galaxien außerhalb unserer eigenen Milchstraße befinden, Millionen von Lichtjahren entfernt.
Wenn diese Galaxien also weit, weit entfernt sind und sich schnell von uns entfernen, deutet dies darauf hin, dass sich das gesamte Universum vor Milliarden von Jahren in einem einzigen Punkt befunden haben muss. Die zweite Beweislinie ergab sich aus der Fülle von Elementen, die wir um uns herum sehen.
In den ersten Momenten nach dem Urknall gab es nichts anderes als Wasserstoff, der in ein winziges Volumen komprimiert wurde, mit wahnsinnig hoher Hitze und Druck. Das gesamte Universum verhielt sich wie der Kern eines Sterns und verschmolz Wasserstoff zu Helium und anderen Elementen.
Dies wird als Urknall-Nukleosynthese bezeichnet. Wenn Astronomen ins Universum blicken und die Verhältnisse von Wasserstoff, Helium und anderen Spurenelementen messen, entsprechen sie genau dem, was Sie erwarten würden, wenn das gesamte Universum einst ein wirklich großer Stern wäre.
Beweislinie Nummer 3: Kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung. In den 1960er Jahren experimentierten Arno Penzias und Robert Wilson mit einem 6-Meter-Radioteleskop und entdeckten eine Hintergrund-Radioemission, die aus allen Himmelsrichtungen kam – Tag und Nacht. Soweit sie das beurteilen konnten, maß der gesamte Himmel ein paar Grad über dem absoluten Nullpunkt.
WMAP-Daten des kosmischen Mikrowellenhintergrunds. Bildnachweis: NASA
Theorien sagten voraus, dass es nach einem Urknall eine enorme Strahlungsfreisetzung gegeben hätte. Und jetzt, Milliarden von Jahren später, würde sich diese Strahlung so schnell von uns entfernen, dass die Wellenlänge dieser Strahlung vom sichtbaren Licht auf die Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, die wir heute sehen, verschoben worden wäre.
Der letzte Beweis ist die Entstehung von Galaxien und die großräumige Struktur des Kosmos. Ungefähr 10.000 Jahre nach dem Urknall kühlte das Universum so weit ab, dass die Anziehungskraft der Materie die vorherrschende Form der Energiedichte im Universum war. Diese Masse konnte sich zu den ersten Sternen, Galaxien und schließlich zu den großräumigen Strukturen ansammeln, die wir heute im gesamten Universum sehen.
Diese sind als die 4 Säulen der Urknalltheorie bekannt. Vier unabhängige Beweislinien, die eine der einflussreichsten und am besten unterstützten Theorien der gesamten Kosmologie aufbauen. Aber es gibt noch mehr Beweise. Es gibt Schwankungen in der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, wir sehen keine Sterne, die älter als 13,8 Milliarden Jahre sind, die Entdeckungen von dunkler Materie und dunkler Energie sowie die Lichtkurven von entfernten Supernovae.
Obwohl es sich um eine Theorie handelt, sollten wir sie also genauso betrachten wie Gravitation, Evolution und allgemeine Relativitätstheorie. Wir haben eine ziemlich gute Vorstellung davon, was vor sich geht, und wir haben eine gute Möglichkeit, es zu verstehen und zu erklären. Im Laufe der Zeit werden wir uns weitere erfinderische Experimente einfallen lassen. Wir werden unser Verständnis und die dazugehörige Theorie verfeinern.
Am wichtigsten ist, dass wir zuversichtlich sein können, wenn wir darüber sprechen, was wir über die frühen Stadien unseres großartigen Universums wissen und warum wir es für wahr halten.
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