Die Frage der Woche: "Wie sah der Urknall aus?"

Jeden Samstag beantworten wir euch Fragen zu allen möglichen Themen. Heute fragt uns Leon H. aus Neuhof: "Wie sah der Urknall aus? Hier erfahrt ihr die Antwort

Wer nachts in den Himmel schaut, kann viele Sterne sehen, die in der scheinbar endlosen Weite des Weltalls schweben. Schnell kommt da die Frage auf, wie das alles begann. Seit langer Zeit versuchen Wissenschaftler diese Frage zu klären.

Eine der Theorien, auf die die Wissenschaftler durch genau Beobachtung des Weltalls kamen, ist die sogenannte Urknalltheorie, englisch auch Big Bang Theory genannt. Ursprünglich wurde die Bezeichnung vom Astronomen Fred Hoyle abwertend gebraucht, denn er vertrat eine andere Auffassung.

Heute hat sich die Bezeichnung Urknall und die damit verbundene Theorie aber durchgesetzt. Denn diese Theorie erklärt bislang am besten den heute beobachteten Zustand des Universums. Dazu gehört die Verteilung der Galaxien und Sterne, die Häufigkeit der verschiedenen chemischen Elemente und eine bestimmte Art von schwacher Strahlung, die sogenannte kosmische Hintergrundstrahlung. Sie ist gewissermaßen das Echo des Urknalls und zeigt sich in besonderen Mustern des weit entfernten Universums.

Wo hat der Urknall stattgefunden?

Diese Grafik zeigt, wie der heutigen Theorie zufolge das Universum aus einem winzigem Keim aus Energie, kleiner als ein Atom, entstanden ist. Nach einer anfänglichen Phase rascher Ausdehnung, der sogenannten Inflation ("Aufblasung"), wuchs das Universum langsam weiter. Nach und nach entstanden aus einfachen Bausteinen die Sterne, Planeten und wir Menschen!

Bei der Urknalltheorie geht man davon aus, dass sich das Universum im Laufe der letzten rund 14 Milliarden Jahre aus einem extrem heißen und sehr dichten Zustand heraus entwickelt hat. Der Samen des Universums war dabei viel kleiner als ein Atom und enthielt alle Materie und Energie, die sich heute über viele Milliarden Lichtjahre verteilen!

Das klingt fast unglaublich, aber alle Daten deuten bislang darauf hin. Da stellt sich natürlich die Frage, wo hat diese Explosion stattgefunden? Das ist eine Frage, die man eigentlich nicht beantworten kann. Denn Zeit und Raum gab es vor dem Urknall nicht.

Erst danach kann man sinnvoll von Raum, Zeit, Ort und Zeitpunkt sprechen. Der Urknall selbst lässt sich nicht mit den mathematischen Formeln erfassen, die erst nach dem Urknall Gültigkeit besitzen.

Es gibt keinen ausgezeichneten Punkt im Universum, von dem aus alles seinen Anfang genommen hat. In gewissem Sinne war der Urknall überall und nirgends. Er hat in den Tiefen des Weltalls genauso stattgefunden wie in deinem Kinderzimmer.

Wie hat der Urknall ausgesehen?

Das ist ein Bild, das der COBE-Satellit gemacht hat. Es zeigt die Temperaturunterschiede am "Rand" des Universums. Das Muster ist gewissermaßen das Echo des Urknalls und zeigt die Energieverteilung im frühen Universum. Diese Verteilung hatte auch Einfluss darauf wo und welche Sterne und Galaxien entstehen konnten.

Auch diese Frage kann man eigentlich nicht beantworten. Denn er war keine Explosion, so wie man sie aus Filmen oder dem Kino kennt. Man kann nur darüber träumen und versuchen, es sich irgendwie vorzustellen. Aber unser Gehirn und unsere Gedanken kennen nur die drei Raumdimensionen und die Zeit, so dass es sehr schwer ist, sich etwas außerhalb davon vorzustellen.

Man kann Verlauf und Eigenschaften des Universums sehr weit zurückberechnen. Und die physikalischen Formeln gelten bereits winzigste Sekundenbruchteile nach dem Urknall aber eben nicht für den Urknall selbst.

Wenn man sie darauf anwendet, liefern sie unendliche Ergebnisse: Das ist eine physikalische Unmöglichkeit. Und es zeigt, dass die Formeln eben nicht mehr gelten. Wissenschaftler sprechen wegen dieser besonderen Eigenschaften des Urknall auch von einer sogenanntenSingularität.

Der Urknall war eine Explosion, aber keine die im uns bekannten dreidimensionalen Raum stattfand. Der Raum selbst explodierte.Vielleicht kann man die Seltsamkeit des Urknalls so ausdrücken: In einem kaum vorstellbaren Nicht-Raum hat eine Nicht-Explosion stattgefunden.

Übrigens ...

Die ersten 300.000 Jahre war das Universum extrem heiß, aber dunkel! Denn die Materie war sehr dicht gepackt und befand sich in einem besonderen Zustand, einem sogenannten Plasma. Erst als das Universum eine bestimmte Größe erreicht hatte und auf eine gewisse Temperatur abgekühlt war, wurde es durchsichtig für Licht!

Diesen Zeitpunkt, etwa 300.000 Jahre nach der Entstehung des Universums, nennt man auch Rekombinationsphase. Da bildeten sich erstmals die kleinsten Materiebausteine, Atome, wie wir sie heute kennen, und aus denen wir zusammengesetzt sind.

Die Atome in deinem Körper sind in Sternen entstanden und wurden bei deren Tod als explodierende Supernova ins Universum verteilt. Wir sind also aus Sternenstaub zusammengesetzt Kinder der Sterne und des Weltalls. Und die meisten Atome in deinem Körper sind viele Milliarden Jahre alt!

Mehr erfährst du auch in unserem WAS IST WAS-Band 6: Die Sterne.

 

 

Text: -jj- 21.9.2012 // Bilder: Grafik Urknall Leipnizkeks cc-by-sa 3.0; Expansion NASA/Yikrazuul PD; Hintergrundstrahlung NASA/PD;

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