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ein blick in den abendlichen sternenhimmel zeitrafferaufnahmen vermitteln ungewöhnliche einsichten teleskope gestatten es tiefer in das universum zu schauen einige der planeten unseres sonnensystems die erde im vordergrund raumsonden können in das weltall vordringen und uns von dort bilder liefern aber unser planetensystem ist nur ein winziger punkt verglichen mit der mächtigkeit der ausdehnung des universums schaut man mit empfindlichen teleskopen in den nachthimmel so zeigt sich der andromedanebel das licht braucht 23 millionen jahre um uns zu erreichen aus der tiefe des weltalls erreichen uns auch die lichtstrahlen dieser spiralförmigen galaxie sie ist 45 millionen lichtjahre von uns entfernt erde erscheint verglichen mit diesen dimensionen verloren in der weite des universums sie befindet sich im äußeren drittel unserer galaxie ein nicht mehr wahrnehmbare menü punkt in dieser ansammlung von leuchtenden sternen bei einem durchmesser von 100 tausend lichtjahren unserer galaxie ist selbst das für uns so wichtige planetensystem so unbedeutend wie ein sandkorn in der wüste die sonne nur ein stern unter vielen unter diesen gegebenheiten versuchen wir von der erde aus den tiefen des weltalls zu ergründen da stellt uns allein schon die beantwortung der frage wie weit die sichtbaren objekte entfernt sind vor große probleme eine hilfe dabei bieten sterne die in ihrer helligkeit regelmäßig schwanken bekannt ist dass die leuchtkraft von sogenannten zufrieden die mit gleiche periode ihr licht abstrahlen gleich groß ist die helligkeit einer galaxie nimmt von einem festen standpunkt aus betrachtet mit wachsender entfernung ab werden die helligkeiten von zwei gleichen zufrieden von der erde aus verglichen so kann man deshalb aus der schwächung der helligkeit des weiter entfernten sterns dessen abstand zur erde berechnen eigentlich müsste ja der nachthimmel von hellen sternen lichtern übersät sein und taghell erscheinen und diese überlegung hat schon mal ein astronom im neunzehnten jahrhundert gemacht er hat einfach das universum in scheiben aufgeteilt auf der ersten scheibe sieht man also eine bestimmte anzahl von sternen dann setzt man die idee vor ort und sagt dahinter befindet sich ja wieder eine scheibe mit sternen die zahl der sterne erhöht sich also selbst wenn man in rechnung stellt dass ja durch die entfernung die helligkeit abgeschwächt wird muss man bedenken dass aber das volumen element ja weitaus größer wird durch diese perspektive und weitaus mehr sterne vorhanden sind und diese idee kann man natürlich immer weiter fortsetzen und dann klingt es schon plausibel dass der sternenhimmel eigentlich tag hält seit heute aber wenn sie aus dem fenster schauen dann sehen sie dass das gar nicht so ist woran liegt das und einmal ist die lebensdauer der sterne begrenzt zu etwa zehn milliarden jahre und zum anderen leben wir nicht in einem konstanten statischen weltall sondern nach dem urknall expandiert das weltall und die galaxien also streben auseinander das licht wird dadurch schwächer das uns erreicht und zum anderen hat ja das licht auch eine bestimmte geschwindigkeit es erreicht hat tausend kilometer pro sekunde und das weltall das immer weiter expandiert unsere galaxie ist hier ungefähr das dehnt sich so weit aus dass das licht von bestimmten weit entfernten galaxien und überhaupt nicht erreicht und wie die expansion des weltalls mit unserer sicht in das universum

zusammenhängen das zeigen wir ihnen jetzt mit der ausdehnung des universums erweiterte sich auch der horizont von dem das licht uns erreichen kann in einer frühen phase war dieser bereich relativ klein mit der expansion des weltalls wuchs diese zone und zwar schneller als die ausdehnung des universums über die jahrmilliarden kann uns also nicht aus immer weiter entfernten regionen erreichen unser beobachtungs horizont wächst aber die meisten sterne sind nur so hell dass sie in etwa fünf prozent dieses theoretisch möglichen beobachtungs bereichs von 20 milliarden lichtjahren gut zu sehen sind allein die technisch besten instrumente erlaubnis uns in etwa 60 prozent dieses theoretisch möglichen horizontes noch sehr helle quasare zu beobachten wenn man sich einmal versucht vorzustellen welche ausmaße unser universum hat dann merkt man sehr schnell dass wir eigentlich verloren sind in der tiefe des weltalls das hier könnte unsere galaxie sein der durchmesser sind 100 tausend lichtjahre unser planetensystem ist nicht mehr als ein nadelstich in dieser galaxie wenn man mal überlegt was man mit raumfahrt erreichen kann da braucht man mit einer sonde zum beispiel über zehn jahre unser planetensystem um diesen nadelstich zu durchqueren und wenn man den nächsten stern erreichen will in unserer galaxie dann benötigt man 850.000 jahre und selbst wenn man intelligente zivilisationen finden würde irgendwo dann ist ganz klar dass mit den heutigen antrieben diese zivilisationen nie erreicht werden können und es gibt noch eine andere physikalische möglichkeit die tiefe des universums auszuloten es gibt einen physikalischen effekte hat mit wellen zu tun hier das ist eine wasserwaage hier gibt es einen tupfer der topf die wasseroberfläche an und sie sehen da die wellen und wenn ich jetzt mal den tupfer hin und her bewegen dann sehen sie dass die wellenberge in bewegungsrichtung zu rahmen gedrückt werden und die wellenberge die der bewegungsrichtung abgewandt sind die werden gestreckt und was beim wasser funktioniert das funktioniert auch bei anderen wählen zum beispiel beim licht die galaxien die auseinandertreiben durch den urknall senden ja nicht ab und wenn sie von uns weg treiben dann wird die wellenlänge dieses lichtes auch verändert zum rot hin verschoben vor etwa 20 milliarden jahren begann sich das universum mit dem urknall auszudehnen eine milliarde jahre nach dem beginn des geld als bildeten sich die galaxien durch die expansion streben die galaxien immer weiter auseinander die entfernteren galaxien bewegen sich dabei schneller von uns weg als die näher liegenden das von einem sich bewegenden objekt abgestrahlte licht ändert seine wellenlänge und damit seine farbe je nach geschwindigkeit und richtung der bewegung kommt es auf uns zu so erscheint es blau grün entfernt es sich so wird die wellenlänge gestreckt und es sieht gut aus dieser doppler effekt hängt von der geschwindigkeit ab je höher die geschwindigkeit ist mit der sich eine galaxie von uns entfernt umso stärker zeigt sich die rotverschiebung hier zwei galaxien im vergleich in wirklichkeit streben ja alle galaxien von uns weg je größer die rotverschiebung umso schneller geschieht das und umso weiter sind sie dann auch von uns entfernt wissenschaftler sind daran interessiert die rotverschiebung verschiedene himmelsobjekte zu messen um dieses bild von der welt die expansion des weltalls zu überprüfen dazu wird das ausgesandte nicht einer galaxie in einzelne wellenlängen in ein spektrum zerlegt der abstand dieser galaxie im sternbild jungfrau beträgt etwa 59 millionen lichtjahre das spektrum dieses relativ nahen objektes sieht so aus diese linie repräsentiert den wasserstoff wegen der geschwindigkeit der von uns weg fliegenden galaxie sind die spektrallinien in den langwelligen

roten bereich verschoben 670 millionen lichtjahre dagegen ist diese galaxie im sternbild löwe von uns entfernt und so zieht ihre spektrallinien verteilung aus im vergleich zeigt sich dass die weiter entfernte galaxie eine deutlich stärkere rotverschiebung aufweist als das vorher gezeigte zehnmal nähere objekt das weitaus langsamer von uns weg liegt die theorie vom urknall und die damit auch heute noch anhaltende expansion des weltalls wird durch zahlreiche solcher messungen bestätigt die von uns weg strebenden galaxien zeigen in typischen spektrallinien verteilungen eine rotverschiebung die ihrer geschwindigkeit und damit entfernung von uns entspricht nach dem urknall bläht sich das weltall immer weiter auf nun gibt es auch einige beispiele in denen nicht wie vorausgesagt die galaxien auseinanderstreben sondern eine etwas andere bewegung durchführen und das sind lokale gruppen von galaxien die sich gegenseitig anziehen und deshalb diese ungewohnte bewegung der andromeda nebel gehört zum beispiel dazu im prinzip ist aber akzeptiert und auch beobachtet dass die galaxien durch die expansion des weltalls auseinanderstreben es gibt noch andere ungewöhnliche dinge es gab er einen zeitpunkt während der expansion des weltalls da haben sich die atome gebildet und plötzlich konnte das licht die photonen konnten ungehindert durch das universum treiben und hier haben wir auf den luftballon so ein photon aufgemalt sie sehen das soll die wellenlänge sein und jetzt expandiert ja dieses universum immer weiter und sie sehen plötzlich ändert sich die wellenlänge sie wird größer und auch diese photonen das licht wird schwächer das ist die sogenannte hintergrundstrahlung die asche aus dem feuer des urknalls und die müsste man heute ja noch registrieren können aus den harten energiereichen photonen müsste weiche mikrowellenstrahlung geworden sein und dann ist die frage interessant ist diese hintergrundstrahlung homogen verteilt oder zeigt sie schwankungen mit dem urknall entstanden der raum und die zeit und aus nur einer teilchen sorte entwickelten sich im laufe der ausdehnung des universums die verschiedenen veilchen als die atomkerne elektronen einfingen und die atome entstanden konnte das licht die photonen ungehindert das weltall durchlaufen mit der ausdehnung kühlte das universum immer weiter ab die photonen verloren immer mehr an energie und entsprechend heute einer strahlung die bei rund drei grad über dem absoluten nullpunkt zu registrieren ist von der ursprüngliche energiereichen harten strahlung wurde also diese hintergrundstrahlung in den energie armen langweiligen mikrowellenbereich verschoben wenn dieses bild von der entstehung des universums stimmt müsste diese strahlung zu messen sein ein zufall kam dabei den naturwissenschaftlern zu hilfe 1965 versuchten wissenschaftler eines elektronikkonzerns in den usa die mikrowellentechnik für die fernsehübertragung mit zu nutzen wer diese antenne sollten die störfaktoren für die mikrowellen aufgespürt werden bei diesen messungen wurde auch entdeckt das offenbar eine störstrahlung aus allen bereichen des weltalls die erde überflutet nach der überprüfung der messungen waren sich die astrophysiker einig dass dies die langgesuchte hintergrundstrahlung aus den anfängen unseres universums sein müsste die antenne hatte die geschwächten lichtteilchen aus der vergangenheit registriert und auch die damit verbundenen vorberechneten drei grad über dem absoluten nullpunkt prinzipiell bestätigt aber das geheimnis war damit nicht vollständig aufgeklärt nach der theorie müsste sich die strahlung wie in dieser kurve gezeigt verteilen bei dieser kurven form würde sich die vorstellung über den zeitpunkt der entkoppelung der lichtteilchen und damit der urknall theorie bestätigen wenn allerdings danach sich das universum zum beispiel wieder aufgeheizt hätte dann hätte die kurve einen anderen

verlauf gerade wird teil der hintergrundstrahlung in den die kurve abweichen könnte ist aber von der erde aus nicht zu registrieren er wird von der atmosphäre verschluckt die frage ob im universum nach der theoretisch angenommenen entkopplung dem zeitpunkt von dem an die lichtteilchen ungestört das weltall durchqueren konnten noch etwas anderes dramatisches passiert ist konnte so von der erde aus nicht gelöst werden aber dafür bot sich eine andere möglichkeit start einer delta rakete am 18 november 1989 an bord der satellit kobe er soll die kosmische hintergrundstrahlung außerhalb der erdatmosphäre messen an bord des fünf meter hohen und zwei tonnen schweren satelliten befinden sich messgeräte die den himmel nach der west strahlung aus den anfängen unseres universums absuchen diese messgeräte sind zwar von den störenden einflüssen der sonne abgeschirmt aber auch die anderen strahlungsquellen aus dem weltall müssen bei den messungen berücksichtigt werden kobe und kreis die erde in 900 kilometer höhe auf einer polaren bahn aber die erde und mit ihr der satellit bewegen sich auf ihrem weg um die sonne und auch unsere galaxie bewegt sich gegenüber den hintergrund des weltalls auch diese bewegung beeinflusst die messungen der hintergrundstrahlung weil wir jedoch diese geschwindigkeiten kennen kann dieser störenden effekt bei der messung der kosmischen rest strahlung leicht korrigiert werden da wo sich die messgeräte auf die strahlung zu bewegen ist sie leicht ins blaue verschoben bei der weg bewegung ins rote auf ihrem weg um die erde setzen die instrumente des satelliten die messpunkte wie ein mosaik zusammen die große frage ist ob die hintergrundstrahlung gleichmäßig verteilt am himmel zu registrieren ist oder ob es schwankungen gibt das sensationelle ergebnis dieser messungen ist das offenbar die hintergrundstrahlung leichte unregelmäßigkeiten aufweist diese schwankungen sind äußerst klein sie betragen so etwa 100.000 grad und man sieht an diesem untersuchungen dass offensichtlich in einer frühen phase so 300.000 jahre nach dem urknall solche schwankungen beim licht vorhanden war und das gibt hoffnung für ein anderes problem für ein anderes geheimnis im universum denn auch die materie ist nicht gleichmäßig verteilt es gibt strukturen im universum und wenn nun bei der strahlung eine solche inhomogenität in einer solch frühen phase festgestellt werden konnte warum sollte das dann nicht auch bei der materie der fall gewesen sein wenn man in den nachthimmel schaut zu erscheinen die galaxien die leuchtenden materie ziemlich gleich verteilt aber die astronomen wollen auch das genau wissen mit super teleskope tasten sie das universum ab computer sammeln die lichtteilchen aus den entfernten bereichen unseres weltalls und setzen sie zu bildern ferner galaxien zusammen dadurch hält man eine karte des universums sobald es für uns sichtbar ist an verschiedenen instituten wird versucht die gesammelten daten zu interpretieren mit hilfe großer rechenanlagen gelingt es verschiedene aspekte unseres universums darzustellen und das ist das ergebnis einer solchen arbeit jeder dieser lichtpunkte repräsentiert eine galaxie erstaunlich sind die leeren räume zwischen den einzelnen leuchtenden

objekten unseres universums in dieser darstellung befindet sich unsere galaxie im schreiben kommt die kantenlänge beträgt etwa 500 millionen lichtjahre diese unregelmäßigkeit in der verteilung der galaxien kann ihre ursache in schwankungen schon im frühstadium der entstehung des universums haben wie es zu diesen strukturen kam versucht man mit hilfe von computermodellen zu simulieren dieses bild stellt die bewegungen der galaxien da von der zeit unmittelbar nach der entstehung des kosmos bis in die entfernte zukunft schon relativ früh sind kleine unregelmäßigkeiten in der verteilung der galaxien zu beobachten nach 6 milliarden jahren begannen sich die galaxien zu sammeln zehn milliarden jahre 20 milliarden jahre im laufe der zeit beginnen sich immer stärker die kosmischen strukturen herauszubilden und so wird das universum in 180 milliarden jahren von heute an gerechnet aussehen superhaufen von galaxien bilden riesige insel diese strukturen kommen offenbar auch im kleinen bei der bildung von schaum blasen vor der unterschied die größe eines solchen kosmischen wer raums kann 150 millionen lichtjahre im durchmesser betragen und auch unsere eigene galaxie ist ein teil dieser gigantischen struktur die vermutung ist dass ein vorgegebenes kraftfeld diese ansammlung von galaxien bestimmt dieses kraftfeld hat sich durch die inhomogenitäten zu beginn unseres universums aufgebaut diese unregelmäßigkeiten wurden vielleicht durch kleine schwankungen zu dieser frühen zeit ständig verstärkt und sie werden in der weiten zukunft zur ausbildung solche strukturen im universum führen offenbar gilt auch hier je weniger man war es umso mehr theorien werden aufgestellt zum beispiel reicht die sichtbare materie gar nicht aus um das kraftfeld aufzubauen dass diese strukturen im weltall dann verursacht da kommt die geheimnisvolle dunkle materie wieder ins spiel die ja sowieso 90 prozent der gesamt materie des universums ausmachen soll nur bis jetzt hat sie noch keiner erkennen können nun bei diesen modernen weltbild der physik können wir ihnen nur einige aspekte zeigen die details haben wir in einem begleitbuch zusammengefasst das war es für heute bis zum nächsten mal dann guten abend

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