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Nr. 73, 13.07.2012  voriger  Übersicht  weiter  REIHEN  SUCHE  Feedback 

Vom Werden des Weltalls

Unser Universum ist aus einer Suppe aus Elementarteilchen entstanden, dehnt sich permanent aus und ist heute fast 14 Milliarden Jahre alt. Woraus man das schließt, erklärt Professor Wolfgang J. Duschl.


Der kosmische Mikrowellenhintergrund strahlt vom ganzen Himmel. Diese Aufnahme des WMAP-Satelliten zeigt die feinen Temperaturunterschiede: Die »heißesten« Stellen (rot) sind um nicht einmal ein Tausendstel Grad wärmer als die »kältesten« – aber das reicht, um die ganze Struktur des heutigen Weltalls zu erfassen. Foto: NASA/WMAP-Team

Dass sich heute überhaupt erforschen lässt, was vor Milliarden von Jahren im Weltall vor sich ging, hat mit einer Spezialität der Astrophysik zu tun.

»Wenn ich in große Entfernungen schaue, dann schaue ich auch in die Vergangenheit«,

stellt Professor Wolfgang J. Duschl vom Institut für Theoretische Physik und Astrophysik der CAU fest. Licht breitet sich mit einer Geschwindigkeit von 300.000 Kilometern pro Sekunde aus. »Das heißt, wenn ich mir den Mond, der ein bisschen über 300.000 Kilometer entfernt ist, ansehe, dann sehe ich den nicht wirklich, wie er jetzt ist, sondern wie er vor etwas mehr als einer Sekunde war.« Das ist in diesem Fall zwar ohne praktische Relevanz, verdeutlicht aber, warum man in der Astrophysik in die Vergangenheit schauen kann. Der Andromedanebel, die der Milchstraße am nächsten gelegene Galaxie, die sich auch noch mit bloßem Auge sehen lässt, ist sehr viel weiter weg. »Die sehe ich in dem Zustand, wie sie vor ungefähr zwei Millionen Jahren war, so lange ist das Licht von dort unterwegs.«

Das lässt sich immer weiter treiben, so weit, dass man heute noch Strahlung beobachten kann, die von unmittelbar nach dem Anfang des Universums, also nach dem Urknall, stammt und etwa 13,5 Milliarden Lichtjahre entfernt ist. Es handelt sich dabei um die kosmische Hintergrund­strahlung – oder das »Glühen vom Rande der Welt«, so der Astrophysiker. »Diese Strahlung ist einer der Beweise, wenn nicht sogar der stärkste, für unsere Vorstellung eines sich ausdeh­nenden Kosmos.«

Dass sich der Kosmos ausdehnt, weiß man seit dem frühen 20. Jahrhundert. Daraus wird gefolgert, wenn der Kosmos sich heute ausdehnt, muss er früher kleiner gewesen sein. Duschl: »Wenn ich weit genug zurück gehe, dann muss das Universum irgendwann so klein gewesen sein oder alles muss so nah beisammen gewesen sein, dass es undurchsichtig war. Zu diesem Zeitpunkt gab es weder Sterne noch Planeten oder Galaxien, da gab es im Wesentlichen eine Suppe aus Elementarteilchen, die aber so dicht war, dass kein Licht heraus kam.

Das kann man sich so vorstellen wie einen fürchterlich dichten Nebel.« Mit zunehmender Ausdehung werden die Abstände zwischen den Teilchen größer, der Nebel lichtet sich und lässt Licht durch. »Alles, was nach dem Moment, wenn es durchsichtig wird, an Licht ausgestrahlt wurde, sehe ich auch heute noch. Und genau das ist das Glühen am Rande der Welt«, erklärt Duschl.

Es handelt sich dabei um eine das ganze Universum erfüllende Strahlung im Mikrowellenbereich. Dass diese tatsächlich aus den Anfängen des Weltalls stammt, lasse sich an der Temperatur erkennen. »Dadurch, dass das Glühen so lange unterwegs war und das Weltall sich ausgedehnt hat, hat es eine Temperatur von minus 269 Grad Celsius. Es ist also fast auf dem absoluten Nullpunkt«, so der Kieler Professor für Astrophysik. Sehen lässt sich die Strahlung nicht, aber mit den entsprechenden Geräten messen und sichtbar machen.

»Wenn ich mir das Glühen anschaue, dann ist das keine ganz glatte Fläche, sondern sie ist etwas gesprenkelt. Aber das Gesprenkel ist nicht willkürlich, sondern es ist praktisch der Anfangszustand, aus dem sich später die Galaxien entwickeln«, so der Kieler Professor für Astrophysik. Das »Gesprenkel« sind winzige Temperaturschwankungen in dieser Hintergrund­strahlung. Diese und andere Unregelmäßigkeiten können Auskunft geben über die Entstehung der ersten Strukturen im Universum, über den Materie- und Energiegehalt des Kosmos und über den genauen Ablauf des Urknalls. Deshalb ist die Auswertung der Messdaten, die die NASA-Satelliten COBE (Cosmic Backround Explorer) und WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) liefern, so interessant für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler.

Unter dem Titel »Das Glühen am Rande der Welt« hat Duschl während der Kieler Woche einen Vortrag darüber gehalten, wie man sich heute die Entwicklung des Kosmos erklärt. Bei seiner Professorenpredigt über »Zeit und Ewigkeit« am 5. August in der Waldkapelle in Neuwühren (siehe Seite 7) wird der Physiker philosophisch. Seinen nächsten Vortrag für die Schleswig-Holsteinische Universitäts-Gesellschaft hält er am 6. November in Glinde unter dem Titel «Fällt uns der Himmel auf den Kopf?«.

Kerstin Nees

Zum Weiterlesen: Wolfgang J. Duschl: Wie alles begann – oder auch nicht ...
In: Christiana Albertina 2012 (74)
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