Die Urknalltheorie ist die weithin anerkannte Theorie über den Urspung des Universums. Aber was war der Urknall?

Vor etwa 13,7 Milliarden Jahren war alles im gesamten Universum in einer winzig kleinen Singularität verdichtet, in einem Punkt unendlicher Dichte und Hitze. Plötzlich dehnte sich von diesem Punkt aus eine gewaltige Explosion aus und erweiterte den Raum wie einen Ballon. Aus einem einzigen Atom wuchs das Universum auf die Größe einer Galaxie an. Es dehnt sich auch heute noch aus.

Dieses Bild des Satelliten Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) zeigt das erste den ganzen Himmel umfassende Mikrowellenbild des Universums kurz nach dem Urknall. Es wurde von einem Team aus Astronomen der NASA und der Universität Princeton veröffentlicht.

Bevor wir weitermachen, ein paar Worte zu Lichtjahren. Um die Distanz der meisten Objekte im Weltraum zu beschreiben, wird die Einheit Lichtjahr verwendet. Ein Lichtjahr ist die Distanz, die Licht in einem Erdjahr reist. Was genau heißt das? Ein Lichtjahr sind rund neun Billionen Kilometer.

Unglaublicherweise nehmen die diversen Planeten, Sterne, Galaxien und alles, was wir sonst noch so sehen können, nur rund 5 % des gesamten Universums ein. Das Seltsame ist, dass 26,8 % aus einer Substanz bestehen, die Wissenschaftler als "Dunkle Materie" beschreiben. Diese interagiert nicht mit Licht oder sichtbarer Masse, kann aber durch ihren Gravitationseinfluss auf die Bewegungen und Erscheinungen anderer Objekte im Universum, z. B. Sterne oder Galaxien, nachgewiesen werden.

Und was ist mit den anderen 68 % des Universums? Kosmologen nennen dies "dunkle Energie", die geheimnisvolle Kraft, die das Universum beherrscht. Dieses Phänomen hat die Schwerkraft überwunden und vor etwa fünf Milliarden Jahren die Kontrolle über das Universum übernommen. Sie ist unsichtbar, füllt den gesamten Raum aus, und ihre abstoßende Schwerkraft beschleunigt die Expansion des Kosmos.

Der Krebsnebel ist ein sechs Lichtjahre breites Überbleibsel einer Supernova-Explosion. Er wurde erstmals im Jahr 1054 von chinesischen und anderen Astronomen beobachtet und ist 6.500 Lichtjahre von der Erde entfernt.

Supernovae sind gewaltige Sternexplosionen, die den Kosmos durchziehen. Eine der hellsten, die von den Wissenschaftlern als LMC N49 (Bild) bezeichnet wird, ist etwa 160.000 Lichtjahre von der Erde entfernt.

Spiralgalaxien bestehen aus einer flachen, rotierenden Scheibe mit Sternen, Gas und Staub. Diese Galaxienform wurde ursprünglich von dem amerikanischen Astronomen Edwin Hubble (1889–1953) beschrieben. Dieses Bild der Spiralgalaxie M81 wurde mit dem Hubble-Weltraumteleskop aufgenommen.

Unsere eigene Galaxie, die Milchstraße, ist eine spiralförmige Balkengalaxie und umfasst unser eigenes Sonnensystem. Die ältesten Sterne in der Milchstraße sind fast so alt wie das Universum selbst und entstanden wahrscheinlich nach dem Urknall.

Und es gibt Tausende Galaxien da draußen. Selbst die kleinsten Punkte in diesem Bild sind ganze Galaxien, die etwa 13 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt sind.

Stellare Jets sind Strahlen aus eisenhaltiger Materie, die von einigen astronomischen Objekten ausgestoßen werden, in der Regel jedoch von jungen Sternen, die sich noch im Entstehungsprozess befinden.

Ein Schwarzes Loch ist ein Ort im Weltraum, dessen Schwerkraft so stark ist, dass selbst Licht es nicht nach außen schafft. Das liegt daran, dass Materie in einen extrem verdichteten Raum gedrückt wurde. Das passiert beispielsweise, wenn ein Stern stirbt. Wissenschaftler schätzen, dass es Millionen dieser kosmischen Körper in unserer Galaxie gibt, aber niemand weiß, was sich in ihnen befindet. Dies ist ein Bild des Schwarzen Lochs Messier 87, eine supergigantische, elliptische Galaxie im Sternbild Jungfrau.

Ein Exoplanet ist ein Planet außerhalb unseres Sonnensystems. Die meisten Exoplaneten umkreisen Sterne, aber frei schwebende Exoplaneten, so genannte Objekte planetarer Masse, umkreisen das galaktische Zentrum in ständiger Dunkelheit und sind nicht an einen Stern gebunden. Kepler-186f (im Bild als künstlerisches Konzept) ist der erste Exoplanet, der in der so genannten bewohnbaren Zone entdeckt wurde, d. h. in der Region um den Wirtsstern, in der die Temperatur für flüssiges Wasser geeignet ist.

Kepler-452b (manchmal auch Erde 2.0 oder Cousin der Erde genannt) ist ein Exoplanet, der den sonnenähnlichen Stern Kepler-452 umkreist, der etwa 1.400 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Cygnus liegt. Er ist der erste potenziell felsige Super-Erde-Planet, der innerhalb der bewohnbaren Zone eines sonnenähnlichen Sterns entdeckt wurde.

Diese künstlerische Darstellung des Planetensystems um den Roten Zwerg Gliese 581 zeigt, was Astronomen für einen weiteren, noch unbenannten erdähnlichen Planeten außerhalb unseres Sonnensystems halten, einen Planeten, auf dessen Oberfläche Wasser fließen könnte. Und er ist viel näher an uns dran, nur 20,5 Lichtjahre entfernt, im Sternbild Waage. Plötzlich scheint das Potenzial für außerirdisches Leben viel realer zu sein.

Ein Roter Zwerg ist der häufigste Sterntyp im Universum. Es ist auch die kleinste und kühlste Art. Kein einziger Roter Zwerg ist von der Erde aus sichtbar, obwohl sie 50 der 60 der unserem Planeten am nächsten liegenden Sterne ausmachen und drei Viertel der Sterne in der Milchstraße ausmachen.

Titan ist der größte Mond des Saturn und der zweitgrößte natürliche Satellit im Sonnensystem. Titan ist der einzige Mond, der von einer dichten Atmosphäre umhüllt ist und eine Oberfläche aus steinhartem Wassereis besitzt. Interessanterweise hat er wahrscheinlich auch einen Ozean aus flüssigem Wasser unter seiner Oberfläche. Bild: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Eine Dunkelwolke im Weltraum ist eine Gas- und Staubwolke, die das Licht aus den dahinter liegenden Regionen des Weltraums blockiert. Auf diesem dynamischen Bild der Rho-Ophiuchi-Dunkelwolke vom Spitzer-Weltraumteleskop der NASA sind neugeborene Sterne zu sehen, die unter ihrer Staubdecke hervorlugen. Der Nebel befindet sich in der Nähe der Sternbilder Skorpion und Ophiuchus und ist etwa 407 Lichtjahre von der Erde entfernt.

Sonnenflecken werden durch Störungen im Magnetfeld der Sonne verursacht, die bis zur Photosphäre, der sichtbaren "Oberfläche" der Sonne, vordringen. Die Anzahl der Sonnenflecken auf unserer Sonne schwankt in der Regel, wobei jeder Sonnenfleck einige Tage bis einige Monate andauert und die Gesamtzahl alle 11 Jahre ihren Höhepunkt erreicht.

Komische Strahlen sind hochenergetische Protonen und atomare Nuklei, die fast mit Lichtgeschwindigkeit durch den Weltraum düsen. Sie stammen höchstwahrscheinlich von der Sonne, von außerhalb unseres Sonnensystems in unserer Galaxie und aus fernen Galaxien. Die ionisierende Strahlung ist nicht schädlich für uns, weil sie von der Erdatmosphäre zurückgestrahlt wird. Doch kosmische Strahlen wurden schon für Kurzschlüsse und Datencrashs in Satelliten und anderen Maschinen verantwortlich gemacht. Bild: NASA

Dem ganz ähnlich ist eine Sonneneruption, eine intensive Eruption elektromagnetischer Strahlung in der Atmosphäre der Sonne. Dieses Phänomen scheint in Verbindung mit Sonnenflecken zu stehen. Eruptionen sind die größten Explosionen in unserem Sonnensystem und können von Minuten bis zu Stunden andauern.

Callisto ist möglicherweise der Körper mit den meisten Kratern in unserem Sonnensystem. Er ist der zweitgrößte Mond des Jupiter, nur übertroffen von Ganymede. Ursprünglich dachte man, es handle sich um eine tote Welt, mit kaum geologischer Aktivität auf der Oberfläche. Es ist mit seinen fast vier Milliarden Jahren eine der ältesten Landschaften im Kosmos. Bild: NASA

Ein mysteriöser Schirm aus besonders lautem Radiogeräusch durchdringt den Kosmos. Wissenschaftler entdeckten dies, als sie ein Instrument namens Absolute Radiometer for Cosmology, Astrophysics, and Diffuse Emission (ARCADE) starteten, das an einem riesigen Ballon befestigt war, der ins All geschickt wurde. ARCADE wurde entwickelt, um Radiowellen von fernen Sternen aufzufangen, aber das empfangene Signal war viel lauter als erwartet, was Kosmologen als "Weltraumbrüllen" bezeichnen. Bild: NASA

Die erst 2010 von Kosmologen entdeckten Fermi-Blasen sind massive, geheimnisvolle Strukturen, die vom Zentrum der Milchstraße ausgehen und sich etwa 20.000 Lichtjahre über und unter der galaktischen Ebene erstrecken. Sie senden hochenergetische Gammastrahlen und Röntgenstrahlen aus, die für das bloße Auge unsichtbar sind.

Als die Apollo-Astronauten Mondgestein mitbrachten, waren die Wissenschaftler überrascht, als sie feststellten, dass einige von ihnen magnetisch waren. Die Forscher glauben, dass der Magnetismus ein Überbleibsel eines 193 km breiten Asteroiden sein könnte, der vor etwa 4,5 Milliarden Jahren mit dem Südpol des Mondes kollidierte und dabei magnetisches Material über einige Teile der Mondoberfläche verstreute.

Ein Pulsar ist ein hochmagnetisierter, rotierender Neutronenstern, der so genannt wird, weil er in regelmäßigen Abständen Strahlen elektromagnetischer Strahlung von seinen Magnetpolen aussendet. Aber niemand weiß genau, warum. Noch rätselhafter ist, dass diese Sterne gelegentlich aufhören zu pulsieren.

Miranda, der elfte und fünftgrößte Mond des Uranus, hat eine Oberfläche, die mit nichts im Sonnensystem vergleichbar ist. Sein zerklüftetes, unregelmäßiges Terrain weist die Verona Rupes auf, die 10.058 m hoch sind und als die höchsten Klippen im Sonnensystem gelten. Sie sind am unteren Rand des Fotos zu sehen. Bild: NASA/JPL-Caltech

Atlas, die fliegende Untertasse des Saturn, ist ein weiterer Sonderling des Sonnensystems. Atlas ist ein innerer Satellit, der 1980 entdeckt wurde und wie ein UFO aus dem Weltraum aussieht. Bild: NASA/Jet Propulsion Lab-Caltech/Space Science Institute

Phobos, der innere und größere der beiden Marsmonde (der andere ist Deimos), befindet sich nach Ansicht der Wissenschaftler in einer "Todesspirale", da er sich langsam auf die Marsoberfläche zubewegt. Der natürliche Satellit ist nach dem griechischen Gott Phobos benannt, der die Personifikation von Angst und Panik und der Ursprung der Weltphobie ist. Bild: NASA/JPL-Caltech/Universität von Arizona

Die derzeitige Ausdehnung des beobachtbaren Universums beträgt etwa 90 Milliarden Lichtjahre. Aber was liegt darüber hinaus? Die kurze Antwort lautet: Die Kosmologen sind sich nicht sicher. Vermutlich gibt es einen Haufen anderer zufälliger Sterne und Galaxien. Wenn das Universum geometrisch vollkommen flach ist, kann es unendlich sein. Wenn es gekrümmt ist, wie die Oberfläche der Erde, dann hat es ein begrenztes Volumen. Aber das weiß niemand.

Quellen: (BBC Science Focus) (EarthSky) (NASA) (Jet Propulsion Laboratory) (Space)

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Der Urknall, der – so die weithin anerkannte Theorie – den Ursprung des Universums darstellt, fand vor rund 13,7 Milliarden Jahren statt. In einem einzigen Augenblick wurde der Kosmos erschaffen und damit unzählige ungelöste Rätsel, die Wissenschaftler seit Jahrhunderten beschäftigen. Die Fragen sind so interessant wie geheimnisumwoben: Was befindet sich in einem Schwarzen Loch? Warum brüllt der Weltraum? Sind wir allein?

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