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Evolution im Kosmos

Astronomie|Physik

Evolution im Kosmos
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Junge Sterne in der Orion-Konstellation - das Universum ist in ständiger Bewegung. Abbildung: NASA/JPL-Caltech/ Laboratorio de Astrofísica Espacial y Física Fundamental
Der große Bär, Kassiopeia, Orion, der Polarstern, die Plejaden – vertraute Bilder am nächtlichen Sternenhimmel. Unberührt von den Wirrnissen auf der Erde, scheinen die Himmelsobjekte ihre immer gleichen Kreise zu drehen. Dieser augenscheinlichen Konstanz verdanken sie sogar ihren alten Namen: Fixsterne, feststehende Sterne, weil sie im Gegensatz zu den Planeten (Wandelsterne) ihre Position zueinander beibehalten. Jahrtausendelang war diese Unveränderlichkeit die Basis der meisten Religionen, Naturvorstellungen und philosophischen Weltbildern, die alle durch eine Annahme geeint waren: Das Universum ist ewig. Anfang und Ende, dauerhafte Veränderung und Weiterentwicklung – Fehlanzeige. Eben eine andauernde Konstanz in der Wiederkunft des Wandels.

Auch Forscher wie Aristoteles, Isaac Newton und Pierre-Simon Laplace stellten diese Basis nicht infrage. Das änderte sich erst Mitte des 19. Jahrhunderts, als der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik formuliert wurde, berichtet die Zeitschrift „bild der wissenschaft“ in ihrer Februar-Ausgabe: In jedem geschlossenen System nimmt der Grad der Ordnung immer weiter ab und die Unordnung (Entropie) im Durchschnitt zu – eine Erkenntnis, die sich nur schwer mit einem statischen Universum in Einklang bringen lässt.

Aber erst in den 1920er Jahren ließ konnte ein solcher sich entwickelnder Kosmos mit der Relativitätstheorie auch mathematisch beschreiben, und erst in den 1960er Jahren setzte sich diese Weltsicht durch. Mittlerweile wissen die Kosmologen im Detail, dass unser Universum eine Evolution durchläuft –¬ es hat seine eigene Naturgeschichte mit vielen Kapiteln, und sie ist noch lange nicht zu Ende.

Alles begann mit dem rätselhaften Urknall vor etwa 13,7 Milliarden Jahren. Die Ereignisse direkt darauf können Wissenschaftler schon recht gut nachvollziehen. Die ersten drei Minuten waren die abwechslungsreichste und spannendste Phase in der Geschichte des Universums. Sie ist geprägt von extremen Zustandsveränderungen, auch Phasenübergänge genannt. Jeder von ihnen hat die Eigenschaften des Kosmos drastisch verändert.

In der Epoche der Quantengravitation, der ersten Phase, waren Raum und Zeit noch unbestimmt, und es gab nur eine einzige Superkraft, die Supergravitation. Die Temperatur des neugeborenen Universums betrug etwa 10 hoch 32 Grad Celsius (eine 1 mit 32 Nullen), und die Dichte unfassbare 10 hoch 94 Gramm pro Kubikzentimeter. Es folgte die Phase der Inflation, in der der Weltraum rasant an Volumen zunahm. Am Ende dieser Aufblähung gab es einen weiteren Phasenübergang, der das All aufheizte und dazu führte, dass die Energie, die zuvor die Ausdehnung angetrieben hatte, in die kosmische Urmaterie zerfiel.

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Außerdem spaltete sich die Urkraft, die Supergravitation, nach und nach in die vier heute bekannten fundamentalen Kräfte auf. Zuerst entstand die Gravitation, dann die starke Kernkraft und schließlich die schwache Kernkraft und die elektromagnetische Wechselwirkung. Zehn Billionstel einer Sekunde nach dem Urknall hatten auch die Elementarteilchen die Eigenschaften entwickelt, die heute noch zu beobachten sind. Noch später bildeten sich die Protonen und Neutronen aus den Elementarteilchen, und erst etwa 100 Sekunden nach dem Urknall verschmolzen sie zu den leichten Atomkernen – Wasserstoff, Helium, Deuterium und Lithium.

Im Vergleich zu der aberwitzig schnellen Abfolge von Phasenübergängen in den ersten Sekunden wirkt alles, was seitdem passiert ist, beinahe behäbig und langweilig. 380.000 Jahre nach dem Urknall entstanden die Atome und die Strahlung entkoppelte sich von der Materie –¬ das Universum wurde durchsichtig. 100 Millionen bis eine Milliarde Jahre nach dem Urknall bildeten sich Sterne und Galaxien, danach folgten die ersten Planeten. 7,7 Milliarden Jahre später begann die bis heute mysteriöse Dunkle Energie das Universum zu dominieren –¬ sie beschleunigt die Expansion des Weltraums. 9,1 Milliarden Jahre nach dem Urknall und damit vor 4,6 Milliarden Jahren entstand schließlich unser Sonnensystem.

Trotz der vielen neuen Erkenntnisse: Über die künftige Entwicklung des Universums können die Wissenschaftler bisher nur spekulieren. Fest steht lediglich, dass die Zukunft von der Dunklen Energie abhängt. Ob sie jedoch zu weiteren Phasenübergängen, möglicherweise sogar zur Entstehung neuer Universen mit teils exakt den gleichen Eigenschaften wie unserem führt, das ist noch völlig offen. Sollte dieses Szenario eintreten, würde sich der Kreis schließen – denn dann wäre der Kosmos in gewisser Hinsicht doch statisch, wird in der Zeitschrift „bild der wissenschaft“ ausgeführt. Wenn sich alles wiederholt, bleibt schließlich alles beim Alten und immer gleich.

ddp/wissenschaft.de – ===Rüdiger Vaas
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