Das Universum

Die Annahmen, das die von der Erde aus beobachteten Naturgesetze universell sind und dass das Universum zur selben Zeit und an jedem Ort in allen Richtungen gleich aussieht, nennt man das kosmologische oder kopernikanische Prinzip.

Somit lässt sich die Entwicklung des Universums mit der allgemeinen Relativitätstheorie Albert Einsteins bestens beschreiben. Aber den „Urknall“ selbst und eine kurze Zeitspanne danach bleibt unverstanden.

 

In den Modellen besteht das Universum zum gegenwärtigen Zeitpunkt, also ca. 13,8 Milliarden Jahre nach dem Urknall, zu 68,3 % aus Dunkler Energie, 26,8 % aus Dunkler Materie und zu 4,9 % aus der sichtbaren, aus Atomen bestehenden Materie.

In der Frühzeit des Universums aber, zum Zeitpunkt der Entkopplung der Materie von der Hintergrundstrahlung (380.000 Jahre nach dem Urknall), war die Zusammensetzung noch wesentlich anders: 10 % Neutrinos, 15 % Photonen, 12 % Atome und 63 % Dunkle Materie.

 

Mit dem Begriff Urknall also ist der Anfangspunkt der Entstehung von Materie und der vierdimensionale Raumzeit gemeint. Ein solcher Anfang ergibt sich aus kosmologischen Theorien, denen zufolge sich das Universum dauerhaft ausdehnt.

Die beobachtete Auseinanderbewegung der Galaxien ergibt zurückgerechnet einen Zeitpunkt, an dem diese auf ein enges Raumgebiet konzentriert waren. Zum Zeitpunkt des Urknalls war die Energiedichte formal unendlich. Da unsere bisherigen physikalische Theorien die Existenz von Raum, Zeit und Materie voraussetzen, lässt sich der eigentliche Urknall mit ihnen nicht beschreiben.

Mit der Ausdehnung und der Abkühlung des Universums verwandelte sich die Energie in Teilchen von Materie und Antimaterie. Diese zwei gegensätzlichen Teilchenarten zerstörten sich größtenteils gegenseitig. Eine gewisse Menge von Materie überlebte jedoch. Als das Universum eine Sekunde alt war, bildeten sich stabilere Teilchen, die wir Protonen und Neutronen nennen.

Während der nächsten drei Minuten sank die Temperatur unter 1 Milliarde Grad Celsius ab. Es war also 'kühl' genug, damit sich die Protonen und die Neutronen verbinden konnten. Dadurch entstanden Wasserstoff- und Heliumkerne.

 

300.000 Jahre später war das Universum auf ungefähr 3.000 Grad Celsius abgekühlt. Endlich konnten Atomkerne Elektronen einfangen und dadurch Atome bilden. Das Universum füllte sich mit Wasserstoff- und Heliumgaswolken, aus denen nach 400.000 Jahren die ersten Sterne entstanden.