Vorgänge im Universum

In dieser Stunde diskutieren wir über die ersten Vorgänge im Universum und überlegen uns, wie sich die ersten Augenblicke in der Geschichte unseres Universums ereignet haben könnten. Man ist der Ansicht, dass es vor dem Urknall keine Zeit gegeben hat (die für uns ohnehin ohne Bedeutung wäre); das Universum bestand zu diesem Zeitpunkt aus einem kleinen Klumpen Energie mit unendlich großer Dichte.

Während des Urknalls begann dann die Expansion des Universums. Elementarteilchen treffen sich und bilden zusammen erste Atome, die durch die Gravitation untereinander erste Wasserstoffatome bilden, da diese die einfachsten Atome sind. Auf Grund der hohen Dichte herrschte ein großer Druck, sodass die Wasserstoffatome bald anfingen, zu verbrennen. Dadurch entsteht Energie, der Druck wird noch größer und einige Wasserstoffatome verbinden sich zu Heliumatomen. Dieser Vorgang lässt sich beispielsweise bei unserer Sonne beobachten.
Irgendwann wird die Sonne jedoch soviel ihrer Masse in Energie umgewandelt haben, dass kein Brennstoff mehr vorhanden ist, wodurch so genannte Supernovae entstehen können. Die verbleibende Masse verdichtet sich immer mehr und resultiert in einer gewaltigen Explosion, bei der diese Masse in Weltraum geschleudert wird wo sich so wieder neue Atome verbinden können und der ganze Vorgang erneut geschehen kann.

Dadurch erklären wir uns die Vielfalt, die man heutzutage im Universum vorfindet.

Planeten entstehen ähnlich, ihre Teilchen stehen allerdings nicht unter einem so hohen Druck wodurch sie nicht selber verbrennen, sondern nur zu festen Körpern verdichten. Durch die geringfügig größere Masse einer Ansammlung von Teilchen besitzen diese eine größere Gravitation und ziehen dadurch immer mehr Teilchen zu sich. Da diese Teilchen nicht immer zentral eintreffen, verursachen sie einen Drehimpuls. Aus diesem Grund drehen sich auch die Planeten um ihre eigene Achse.

Der oben beschriebene Vorgang einer Supernova erinnert an den Urknall, daher wäre es möglich, dass unser jetziges Universum aus eben so einer Supernova entstanden ist. Es wäre daher ebenfalls denkbar, dass unser Universum nicht das erste seiner Art ist sondern bereits mehrere Zyklen (Ausdehnen, Zusammenziehen) hinter sich hat.

Wir betrachten die Formel wobei k das Gasvolumen und T die Temperatur ist. Daraus folgt bei gleich bleibendem k zum einen E~T. Die Temperatur des Universums ist bekannt, sie liegt durchschnittlich 2.7° über dem absoluten Nullpunkt, beträgt also 2.7 Kelvin. Die Temperatur kann im Universum natürlich nicht überall gleich verteilt sein, da es z.B. in Regionen um Sonnen herum viel wärmer ist.

Wir betrachten eine weitere Formel, wobei h die Plancksche Konstante und f die Frequenz ist. Wie Hawking in seinem Buch beschreibt wurde bei einem Versuch versehentlich die kosmische Hintergrundstrahlung gemessen. Man suchte nach sehr schwachen Wellen, fand jedoch in allen Richtungen, in die man die Messgerät richtete, die selbe Strahlung. Diese muss daher überall im Universum gleich sein.

Mit Hilfe der zweiten Formel konnte man also die Gesamtenergie des Universums berechnen!





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