Die Kosmologie

Wir haben bereits die grobe Struktur unseres Kosmos kennengelernt, sind von unserer kosmischen Nachbarschaft, dem Sonnensystem, beginnend die Strukturen durchgegangen bis zu den "Superhaufen". Diese Superhaufen haben schon unvorstellbare Ausmaße von -zig Millionen Lichtjahren - in Metern ausgedrückt wäre das 10 Billiarden Meter aufwärts. Aber diese Struktur ist noch nicht die größte. Unser Universum ist nämlich ein Schweizer Käse - oder ist zumindest so aufgebaut. Die Haufen sind nämlich nicht einfach per Zufall angeordnet - eine hier, eine dort - sondern ziemlich gleichmäßig. Nur daß eben zwischen den Superhaufen sich riesige Leerräume in Blasenform befinden. Sehr schön zu erkennen ist das auf dieser Karte (auch in diesem Projektbericht abgedruckt). Sie stellt einen Querschnitt durch einen kleinen Teil unseres Universums dar, aber man kann trotzdem schon sehr schön die riesigen, blasenförmigen Leerräume sehen.
Naja, einige "schwarze Schafe" gibt es natürlich immer - die gibt es unter den Schülern, die gibt es unter den Lehrern und, wie man hier sehen kann, (ich zeige auf eine Galaxie, die sich ganz trotzig in einem solchen Leerraum aufhält) auch unter den Galaxien.

Wenn man von solch riesigen Strukturen hört, dann kommt natürlich auch irgendwann einmal die Frage auf, wie das alles entstanden sein könnte. Wie können sich solche Strukturen wie Galaxien, Superhaufen und schließlich die Blasenstruktur bilden?
Diese Frage haben sich bereits die Philosophen im alten Griechenland gestellt, diese Frage stellten sich die Astronomen des Mittelalters, und diese Frage stellen sich auch heute noch die Wissenschaftler. Nun, es sind verschiedenste Theorien entstanden, die allesamt unser Universum und seine Entstehungsgeschichte zu erklären versuchen.
Unter diesen Theorien hat sich aber eine durch gesetzt: Die URKNALL-Theorie. Sie ist zwar nicht ganz unumstritten, aber doch heutzutage die allgemein angenommene Lehrmeinung.

Nach dieser Urknall-Theorie gab es vor ungefähr 30 Milliarden Jahren noch kein Universum, keine Galaxien, keine Sterne - es gab nichts. Dann, eben vor etwa 30 Milliarden Jahren, ereignete sich plötzlich die gewaltigste Explosion, die man sich überhaupt vorstellen kann. Damals, zu dem Zeitpunkt, den wir URKNALL nennen, explodierte nämlich die gesamte Materie unseres Universums, die ganze Masse, die wir heute sehen können, von einem winzig kleinen Punkt aus, und der Kosmos begann, sich auszudehnen.

Die Frage, die wir uns zuerst gestellt haben, ist aber damit noch nicht beantwortet, nämlich wie solche großen Strukturen entstehen können. Nun, wenn sich in der Ursuppe, wie die Masse beim Urknall auch genannt wird, kleine Unregelmäßigkeiten befunden haben, dann werden diese natürlich vergrößert, wenn sich die gesamte Materie ausdehnt, und so könnten die Strukturen entstanden sein, die wir heute beobachten. Hier, auf dieser Folie ist dieser Ablauf in zeitlicher Reihenfolge dargestellt. Das erste Bild zeigt die Situation kurz nach dem Urknall, das Universum ist noch sehr klein, die Unregelmäßigkeiten dementsprechend natürlich auch. mit fortschreitender Expansion - also Ausdehnung - nimmt die Größe des Universums zu und damit auch die Größe der Unregelmäßigkeiten. Dies geht so fort, bis die heutigen Ausdehnungen erreicht sind.

...Der Urknall ist also wahrscheinlich der Beginn unseres Universums - aber wie geht es nun weiter? Nun, wenn man etwas nachdenkt, fallen einem drei Möglichkeiten für das Ende unseres Kosmos ein:

Erstens, daß die Ausdehnung ewig fortschreitet, sich das Universum immer weiter und weiter ausdehnt, bis es sich schließlich im Unendlichen verläuft.

Eine zweite Möglichkeit wäre die, daß die Bewegung immer langsamer und langsamer wird, bis das Universum schließlich zum Stillstand kommt. Aus einem expandieren, einem sich also ausdehnenden Universum wurde dann ein statisches, also ein feststehendes.

Und eine dritte Möglichkeit wäre die, daß die Gravitation zwischen den einzelnen Galaxien schließlich stärker wird als die Bewegung, die der Masse beim Urknall mit auf den Weg gegeben wurde, und das Universum beginnt irgendwann, sich wieder zusammenzuziehen. Dann würde das Universum schließlich im Gegenstück zum Urknall, im "big crunch", zugrunde gehen.

Beim Urknall war also gewaltig viel Masse in einem Punkt konzentriert und wurde dann durch eine gewaltige Explosion weggeschleudert. Jetzt drehen wir das einfach einmal um: Wir nehmen viel Masse und lassen diese in einen Punkt zusammenstürzen. Das mag vielleicht absurd klingen, und im Alltag ist das auch. Wenn ich eine Kaffeetasse auf den Boden werfe, dann habe ich Scherben. Jetzt kann ich auch nicht einfach sagen: "So, jetzt drehe ich das alles um. Ich nehme die Scherben und will wieder die unzerbrochene Kaffeetasse." - Das funktioniert nicht. Hat sicherlich jeder von euch schon einmal miterlebt. In der Physik ist es allerdings bei ganz bestimmten Vorgängen möglich, sie umzudrehen - so auch hier. Wir nehmen also Materie und lassen sie in einem Punkt zusammenstürzen. Was dann entsteht, ist ein von vielen Science-Fiction Romanen und Filmen vielleicht schon bekanntes "Schwarzes Loch".

Zugegebenermaßen, der Name ist etwas irreführend. Denn ein schwarzes Loch ist nicht ein Loch, also ein "Nichts", mit schwarzer Farbe, sondern ein gewaltiges "Etwas", das keine Farbe besitzt, da man es nicht sehen kann. Dies kommt daher, daß schwarze Löcher so eine große Anziehungskraft haben, daß sie alles - sogar das Licht - anziehen und es nicht von ihnen weglassen. Und deshalb kann man sie auch nicht sehen.

Hier auf der Folie habe ich wieder den zeitlichen Ablauf dieses Vorganges aufgezeichnet: Zu Beginn ist alles normal, doch wenn sich die Materie weiter und weiter zusammenzieht, dann wird dadurch die Dichte größer und dementsprechend auch die Gravitation. Wenn die Gravitation so stark wird, daß selbst das Licht angezogen wird - und dafür braucht's wirklich eine enorm große Gravitation - , dann ist unser "schwarzes Loch" geboren. Es ist nun fast unendlich klein, und das gibt den Kosmologen heute sehr zu schwitzen. Bei solchen Unendlichkeiten versagen nämlich all unsere Naturgesetze. Die ganzen Formeln, die ihr in Physik lernt, gelten alle nicht - ein sympathischer Augenblick für alle Schüler.

Schwarze Löcher werden besonders in Science-Fiction Serien als Tore zu fremden Galaxien und sogar zu fremden Universen ausgeschlachtet. Das sind sie jedoch keinesfalls. Vielmehr sind sie einfach gewaltige Ansammlungen von Materie, von denen einfach das Licht nicht mehr wegkommt - deshalb die vielen "Mythen" um schwarze Löcher.

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