Kosmologie: Vom Rand des Universums
Das brandneue James-Webb-Weltraumteleskop (öffnet im neuen Fenster) hat im Januar 2022 seinen Zielorbit erreicht und wird derzeit auf seine wissenschaftlichen Aufgaben vorbereitet. Dazu gehört die Beobachtung äußerst alter und weit entfernter Objekte, die in einer frühen Entwicklungsphase des Universums relativ kurz nach dem Urknall entstanden sind.
Aber wieso können wir Dinge, die sich kurz nach dem Urknall ereignet haben, überhaupt beobachten? Ist das Universum nicht aus einem sehr kleinen, heißen und dichten Feuerball entstanden? Warum hat das Licht dieser uralten Objekte das damals noch vergleichsweise kleine Universum dann nicht längst verlassen? Und kann man das Universum überhaupt verlassen? Was passiert, wenn Licht auf seinen Rand trifft?
Dieser Artikel verfolgt das ambitionierte Ziel, die Frage nach dem Rand des Universums zu klären – und zwar ohne mathematischen Formalismus, aber auch ohne Irreführung durch übertriebene Vereinfachungen.
Die Vorgänge auf kosmischen Größenskalen unterscheiden sich so dramatisch von unserer Intuition aus dem alltäglichen Leben, dass das Thema nicht sinnvoll ohne ein gewisses Maß an physikalischem Kontext behandelt werden kann. Selbst eine scheinbar harmlose Frage wie die nach der Größe des Universums lässt sich auf ganz unterschiedliche Arten interpretieren, wie wir noch sehen werden.
Um uns dem Rand des Universums gedanklich zu nähern, müssen wir daher zunächst vier grundlegende Konzepte verstehen.
Grundkonzept 1: Der Blick in die Vergangenheit
Immer wenn wir in den Weltraum hinausblicken, schauen wir auch gleichzeitig in die Vergangenheit zurück. Die Licht ist zwar mit rund 300.000 Kilometern pro Sekunde buchstäblich blitzschnell, aber seine Geschwindigkeit ist eben doch endlich(öffnet im neuen Fenster). Wenn wir zum rund 380.000 Kilometer entfernten Mond aufblicken, sehen wir den Himmelskörper also nicht so, wie er im selben Moment ist, sondern so, wie er vor etwas mehr als einer Sekunde war (PDF) (öffnet im neuen Fenster).
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Normalerweise werden kosmische Distanzen nicht in Kilometern gemessen, sondern in Lichtjahren – also der Entfernung, die das Licht in einem Jahr zurücklegt. Wenn ein 200 Lichtjahre entfernter Stern vor 200 Jahren explodiert ist, dann kann man also diese Supernova(öffnet im neuen Fenster) heute von der Erde aus betrachten. Und bei der Beobachtung einer Galaxie (öffnet im neuen Fenster) in 80 Millionen Lichtjahren Entfernung blicken Astronomen schon in eine Epoche zurück, zu der auf Erden noch Dinosaurier durch die Wälder streiften.
Grundkonzept 2: Der Lichtkegel
Der sogenannte Lichtkegel(öffnet im neuen Fenster) eines Beobachters bezeichnet alle Punkte in der Raumzeit, von denen aus ein Lichtsignal den Beobachter erreichen könnte oder denen er umgekehrt ein Lichtsignal schicken könnte.
Eine Eruption, die sich vor acht Minuten auf der Sonnenoberfläche ereignet hat, liegt also gerade jetzt auf dem Lichtkegel eines irdischen Beobachters, weil das Licht von der Sonne zur Erde etwa acht Minuten braucht.
Eine fundamentale Eigenschaft von Raum und Zeit ist es, dass sich keine physikalische Wirkung schneller als die Lichtgeschwindigkeit ausbreiten kann(öffnet im neuen Fenster). Folglich können wir nur vergangene Ereignisse innerhalb unseres Lichtkegels beobachten und nur zukünftige Ereignisse innerhalb des Lichtkegels beeinflussen. Von Ereignissen außerhalb unseres Lichtkegels können wir hingegen auf keine denkbare Weise Notiz nehmen.
Natürlich bewegt sich unser Lichtkegel zusammen mit uns durch Raum und Zeit. So wäre beispielsweise eine Supernova, die heute zwanzig Lichtjahre von der Erde entfernt stattfindet, nicht im Lichtkegel der heutigen Erde. Sie wäre aber durchaus im Lichtkegel der zukünftigen Erde des Jahres 2042. Auch ein Ereignis außerhalb unseres Lichtkegels können wir also möglicherweise beobachten, wenn wir lange genug warten und dem Licht Zeit geben, uns zu erreichen. Bei kosmischen Dimensionen ist dies allerdings nicht praktikabel, da die Wartezeit im Bereich von Millionen oder Milliarden von Jahren liegen kann.
Grundkonzept 3: Der Urknall
Das Licht von entfernten astronomischen Objekten verrät durch sein Farbspektrum, ob sich diese Objekte auf uns zu oder von uns weg bewegen. Messungen zeigen, dass das Licht der meisten Galaxien in den langwelligen roten Bereich verschoben ist.
Daraus kann man ableiten, dass sich die Galaxien im Universum von unserer eigenen Milchstraße entfernen – und zwar um so schneller, je größer die Distanz zu ihnen ist. Und auch die Abstände zwischen den fernen Galaxien untereinander nehmen ständig zu. Um dieses Bewegungsmuster zu veranschaulichen, werden die Galaxien manchmal mit Rosinen verglichen, die in einem aufgehenden Hefeteig verteilt sind und von diesem auseinandergedrückt werden.
Spulen wir nun diesen Film gedanklich zurück, um die Entwicklung des Universums nachzuvollziehen: Je weiter wir den heutigen Zustand in die Vergangenheit extrapolieren, um so näher kommen sich die Galaxien. Drehen wir das Rad immer weiter zurück, dann erreichen wir schließlich einen Zeitpunkt, zu dem die gesamte Materie des Weltalls auf einem sehr kleinen Raum versammelt gewesen sein muss.
Dieses Ereignis, bei dem das heute beobachtbare Universum aus einem Zustand extremer Hitze und Kompression entstanden ist, bezeichnen wir als Urknall(öffnet im neuen Fenster). Aus astronomischen Daten lässt sich errechnen, dass er vor etwa 13,8 Milliarden Jahren stattgefunden hat.
Das Universum entsteht
Direkt nach dem Urknall bestand das Universum aus einem extrem heißen und dichten Gas. Wie wir aus unserer Alltagserfahrung wissen, kann Hitze dazu führen, dass kleinste Teilchen den Zusammenhalt verlieren: Dies passiert zum Beispiel, wenn Wasser beim Kochen verdampft und Wassermoleküle voneinander getrennt werden. Kurz nach dem Urknall waren die Bedingungen so extrem, dass keine Atome oder gar Moleküle existieren konnten, ohne sofort in Elektronen und andere Elementarteilchen zerrissen zu werden. Ein solches Gas aus elektrisch geladenen Teilchen bezeichnen Physiker als Plasma.
Aufgrund der Expansion des Raumes (siehe unten) konnte sich dieses Plasma zunehmend räumlich ausdehnen, obwohl es von Anfang an das gesamte Volumen des Weltalls ausfüllte. Durch seine Expansion kühlte das Plasma ab, so dass sich Atome – vor allem Wasserstoff und Helium – bilden konnten. Durch die Wirkung der Schwerkraft sammelte sich dieses Gas mit der Zeit an manchen Stellen zu Klumpen, aus denen sich dann die ersten Sterne und Galaxien entwickelten.
Die ältesten Galaxien, die wir heute beobachten können, haben sich schon einige Hundert Millionen Jahre nach dem Urknall gebildet und sind damit über 13 Milliarden Jahre alt. Rekordhalter ist eine Galaxie mit dem wenig poetischen Namen GN-z11, deren Entdeckung durch das Hubble-Weltraumteleskop im Jahr 2016 bekannt gegeben (öffnet im neuen Fenster) wurde und die bereits 400 Millionen Jahre nach dem Urknall existierte.
Gemäß unserem Grundkonzept 1 – dem Blick in die Vergangenheit – müssten wir nun also davon ausgehen, dass diese Galaxie schon damals, 400 Millionen Jahre nach dem Urknall, über 13 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt war. Doch dies wäre ein schwerer Irrtum! Denn hier kommt die Expansion des Raumes ins Spiel.
Grundkonzept 4: Die Expansion des Raumes
Bei der Entstehung und Entwicklung des Universums waren Raum und Zeit nicht einfach eine unveränderliche Bühne, auf der sich das Drama der Materie abspielte. Sie haben vielmehr eine äußerst wichtige aktive Rolle, die von der allgemeinen Relativitätstheorie beschrieben wird. Gemäß Einsteins Theorie können Materie und Energie die Raumzeit krümmen, was wiederum Auswirkungen auf die Bewegung von Objekten und Strahlung durch den Raum hat. Zur Veranschaulichung wird dies gelegentlich mit einem aufgespannten Gummituch verglichen, welches von schweren Gegenständen verformt wird.
Aus den Gleichungen der allgemeinen Relativitätstheorie lässt sich ableiten, dass sich der Raum im Universum nicht nur krümmen, sondern auch ausdehnen kann – ähnlich wie ein Gummituch, das man gleichmäßig an allen Seiten auseinanderzieht.
Sich eine solche Expansion des Raumes vorzustellen, ist nicht einfach, weil das Phänomen in unserer Alltagserfahrung nicht vorkommt. Eine hypothetische, lokal begrenzte Raumdehnung könnte sich beispielsweise so zeigen, dass das Innere eines Hauses viel größer wäre als sein äußeres Erscheinungsbild. Man kann diesen Effekt in einigen Filmen der Harry-Potter-Reihe bestaunen, wobei er dort allerdings durch Zauberei und nicht mit der allgemeinen Relativitätstheorie erklärt wird.
Alternativ kann man die lokale Dehnung eines zweidimensionalen Raumes gut mit einer gekrümmten Oberfläche wie in Bild 3 veranschaulichen.
Flachländer(öffnet im neuen Fenster), die in der zweidimensionalen Welt dieser Fläche leben, können den umgebenden dreidimensionalen Raum nicht erkennen, da all ihre Sinneswahrnehmungen, Bewegungen und Interaktionen entlang der Fläche verlaufen. Was wir als eine Blase sehen, die sich in den dreidimensionalen Raum erstreckt, können die Flachländer nur als eine lokale Raumdehnung wahrnehmen.
Wenn wir die Perspektive der Flachländer einnehmen, gelangen wir zu der wichtigen Erkenntnis, dass sich Raum nicht "irgendwohin" ausdehnt. Der zusätzliche Raum ist einfach da und sorgt dafür, dass in einem begrenzten Gebiet mehr Platz ist als vorher. Die Flachländer können ihre gedehnte Oberfläche betreten, vermessen und vielleicht auch mathematisch beschreiben. Aber da sie den umgebenden dreidimensionalen Raum nicht direkt beobachten oder beeinflussen können, ist es für sie keine wirklich relevante Frage, ob und wie sich ihre Blasenfläche in diesen Raum hinein ausdehnt.
Das Weltall dehnt sich aus
In unserem echten Universum findet tatsächlich seit dem Urknall ständig eine Raumexpansion statt – so als würde die Blase in Bild 3 immer größer werden. Doch zum Glück ist die Realität etwas einfacher, als es das Bild mit der Blase vermuten lässt: Für unsere Zwecke können wir uns den gesamten Raum als flach und ohne Krümmung vorstellen. Die lokalen Krümmungen, die durch Sterne und andere massive Objekte hervorgerufen werden, können beim Blick auf das große Ganze vernachlässigt werden.
Außerdem findet die Ausdehnung des Raumes überall gleichzeitig und gleichmäßig statt. Sie ist es, die die Galaxien seit Milliarden von Jahren auseinandertreibt: Der leere Raum zwischen ihnen dehnt sich kontinuierlich aus und so nehmen die Abstände zwischen den Galaxien immer weiter zu.
In gewissem Sinne setzt diese Raumexpansion sogar das physikalische Tempolimit der Lichtgeschwindigkeit außer Kraft: Lokal kann sich an einem Beobachter zwar nie etwas schneller als mit 300.000 km/s vorbeibewegen. Wenn der räumliche Abstand zweier Objekte jedoch sehr groß ist, dann kann dazwischen durchaus so schnell so viel neuer Raum produziert werden, dass sich dieser Abstand in jeder Sekunde um mehr als 300.000 km erhöht.
Und tatsächlich werden Galaxien beobachtet, die sich mit Überlichtgeschwindigkeit von der Erde entfernen, auch wenn diese Tatsache selbst bei Experten gelegentlich zu Missverständnissen (PDF)(öffnet im neuen Fenster) führt. Um dieses Phänomen zu verstehen, ist das folgende Gedankenexperiment hilfreich.
Ameisen auf dem Gummiband
Wir stellen uns den expandierenden Raum als ein langes eindimensionales Gummiband vor, welches an seinen Enden mit konstanter Geschwindigkeit auseinandergezogen wird. Auf dem Gummiband sitzen zu Anfang des Experiments zwei Ameisen in nur wenigen Millimetern Abstand Kopf an Kopf. Sobald sich das Gummiband zu dehnen beginnt, krabbeln beide Ameisen mit einer konstanten Geschwindigkeit aufeinander zu.
Wenn das Gummiband schnell genug gestreckt wird, werden sich die Ameisen zunächst voneinander entfernen, obwohl sie doch aufeinander zulaufen. Zwar bewegt sich jede Ameise relativ zu ihrem jeweiligen Abschnitt des Gummibandes nach vorne, doch entsteht zwischen ihnen so schnell neuer Raum, dass sich beide Ameisen im Ergebnis voneinander entfernen.
Man kann jedoch nachrechnen(öffnet im neuen Fenster), dass der zurücktreibende Effekt des Gummibandes mit der Zeit an Bedeutung verliert und sich die Ameisen doch irgendwann aufeinander zubewegen, bis sie sich schließlich treffen.
Vier gewinnt
Mit diesen vier Konzepten – Blick in die Vergangenheit, Lichtkegel, Urknall und Raumexpansion – haben wir alle Zutaten, um ein einfaches, aber realitätsnahes Modell des Universums aufzubauen.
Da das Universum anscheinend isotrop ist, also in alle Richtungen ungefähr gleich aussieht, werden wir zwei der drei Raumdimensionen ignorieren. Unser Universum besteht also nur aus einer langen Geraden, die den Raum darstellt, und der Zeit.
Zum Zeitpunkt null, direkt nach dem Urknall, ist der gesamte und möglicherweise unendliche Raum mit einem extrem heißen und dichten Plasma gefüllt. Der Urknall findet also nicht an einem Punkt statt, sondern überall gleichzeitig. Woher dieses heiße Gas kommt, wissen wir nicht, da die gesicherten wissenschaftlichen Theorien dazu keine Aussagen treffen. Die Existenz des Urplasmas ist schlichtweg der Ausgangspunkt, den wir als Randbedingung für unser Modell des Universums annehmen müssen.
Mit dem Urknall beginnt der Raum sofort, sich sehr schnell auszudehnen, und das heiße Plasma kann dabei expandieren. Wohlgemerkt ist es nicht so, dass ein kleiner Feuerball aus heißem Gas immer größer wird und dabei irgendeinen leeren Raum auffüllt. Vielmehr ist das Plasma von Anfang an schon überall im Raum verteilt und es kann dadurch expandieren, dass dieser Raum sich gleichmäßig dehnt und folglich dem Plasma an jeder Stelle immer mehr Volumen bietet.
Durch die Expansion kann sich das heiße Plasma des Urknalls abkühlen, so dass der Weg frei wird für die Bildung chemischer Elemente wie Wasserstoff oder Helium. Die Expansion geht auch weiter, nachdem sich schon Sterne und Galaxien aus dem Gas gebildet haben, und sie treibt diese auseinander.
Das beobachtbare Universum
Um zu verstehen, was wir heute beim Blick weit hinaus ins Universum sehen, betrachten wir den Weg zweier Lichtstrahlen, die aus dem frühen Universum zu uns kommen. Diese beiden Lichtstrahlen sind in Bild 5 als orangefarbene Linien dargestellt.
Analog zu den Ameisen auf dem Gummiband beginnen die Lichtstrahlen ihren Weg kurz nach dem Urknall recht nah beieinander und laufen aufeinander zu. Doch zunächst ist die Raumexpansion stärker: Obwohl die Lichtstrahlen sich aufeinander zubewegen, steigt ihr gegenseitiger Abstand immer weiter an, da zwischen ihnen rasant neuer Raum aufquillt.
Erst nach Milliarden von Jahren überwiegt die Eigenbewegung der Lichtstrahlen den Effekt des expandierenden Raumes. Dies gelingt dem Licht, das sich ja mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, interessanterweise auch dann, wenn sich der Raum immer gleich schnell ausdehnt. Für ein intuitives Verständnis dieses Effektes hilft die Beobachtung, dass die relative Entfernung der beiden Lichtsignale verglichen mit der Entfernung ihrer Ursprungsorte stets sinkt, da ja sowohl vor ihnen als auch hinter ihnen gleichermaßen neuer Raum entsteht. Für einen echten Nachweis muss man jedoch ein kleines Mathematikproblem(öffnet im neuen Fenster) lösen.
So wird allmählich die räumliche Entfernung zwischen beiden Lichtstrahlen wieder kleiner, bis sie schließlich nach einer Reise von über 13 Milliarden Jahren gleichzeitig, aber aus entgegengesetzten Richtungen kommend, auf der Erde eintreffen und von Teleskopen aufgefangen werden.
Von der Erde aus betrachtet passiert hier also etwas äußerst Kurioses: Wenn wir sehr, sehr tief ins All blicken, sehen wir am Ende immer wieder dieselbe kleine Region uralten Weltraums, aus der unser beobachtbares Universum beim Urknall entstanden ist. Oder, aus der umgekehrten Perspektive formuliert: Obwohl der Urknall überall im Raum gleichzeitig stattgefunden hat, hat sich nur aus einer sehr kleinen Region dieses Raumes unser beobachtbares Universum entwickelt.
Die ganz großen Fragen
Mit diesem Modell der kosmischen Entwicklung können wir nun einige der ganz großen Fragen direkt angehen, insbesondere auch die eingangs gestellten.
Ist das Universum endlich oder unendlich?
Der beobachtbare Teil des Universums ist endlich und es handelt sich dabei um den orangefarbenen Bereich in Bild 5. Andererseits gibt es keinen physikalischen Grund anzunehmen, dass außerhalb unseres beobachtbaren Lichtkegels nicht noch mehr Raum existiert, der viele weitere Sterne und Galaxien enthält. Das gesamte Universum ist also höchstwahrscheinlich viel größer als das beobachtbare Universum.
Ob das gesamte Universum endlich oder unendlich ist, wissen wir nicht. Im Text oben wurde der Einfachheit halber angenommen, dass das Universum zumindest weitaus größer ist als die beobachtbare Region. So erstreckt sich zum Beispiel die horizontale rote Linie in Bild 5, die den Raum zu Zeiten des Urknalls darstellt, weit über den winzigen Abschnitt hinaus, aus dem sich das beobachtbare Universum entwickelt hat.
Hat das Universum einen Rand?
Das heutzutage von der Erde aus beobachtbare Universum hat einen Rand, der durch unseren Lichtkegel definiert wird. Alles, was außerhalb dieses Lichtkegels passiert ist, kann nämlich auf keine denkbare Weise heute von uns beobachtet werden.
Komplizierter ist die Frage, ob das gesamte Universum irgendwo außerhalb des beobachtbaren Abschnitts einen Rand hat. Einerseits kann man argumentieren, dass dies gar keine wissenschaftliche Fragestellung ist, da sich die Naturwissenschaften nur mit Dingen beschäftigen, die prinzipiell beobachtbar sind. Andererseits gibt es in unseren physikalischen Theorien keinen Mechanismus, der es einem Universum erlauben würde, einfach irgendwo aufzuhören. Nach Ockhams Rasiermesser – dem wissenschaftlichen Prinzip, der einfacheren Erklärung den Vorzug zu geben – könnte man also postulieren, dass das Universum keinen Rand hat, da ein solcher zusätzliche Naturgesetze erfordern würde.
Ist der Rand des beobachtbaren Universums etwas Besonderes?
Nein, das Universum sieht großräumig betrachtet überall gleich aus. Der Rand unseres beobachtbaren Ausschnittes ist nur ein rein subjektiver Horizont, bis zu dem wir von der Erde aus sehen können.
Die Situation ist vergleichbar mit einem Spaziergänger, der im dichten Nebel auf einem sehr großen Acker steht. Die Sichtweite im Nebel legt einen Kreis um ihn herum fest, bis zu dem er Objekte erkennen kann. Für den Acker hat dieser Kreis aber keine Bedeutung und wenn der Spaziergänger sich bewegt, dann bewegt sich der Kreis mit ihm.
Was passiert, wenn Licht auf den Rand des Universums trifft?
Wie oben beschrieben, wissen wir nur etwas von einem Rand des beobachtbaren Universums und dieser hat nur für uns eine rein subjektive Bedeutung. Ein Lichtstrahl, der irgendwann in der Vergangenheit unseren Lichtkegel verlassen hat, hat von diesem Grenzübertritt nichts gemerkt.
Wie alt ist das Universum?
13,8 Milliarden Jahre(öffnet im neuen Fenster).
Ist das Universum aus einer Art Feuerball entstanden?
Das Universum hat seinen Anfang in einem Zustand extremer Hitze genommen und sein beobachtbarer Teil war zunächst eine sehr kleine Kugel, die sich schnell ausgedehnt hat. Dennoch führt der Ausdruck "Feuerball" in die Irre, denn er weckt die falsche Vorstellung von einer Kugel mit einer Oberfläche, die die Grenze zwischen einem glühenden Inneren und einer leeren Umgebung darstellt. In den kosmologischen Modellen jedoch füllt ein heißes Plasma beim Urknall den gesamten zur Verfügung stehenden Raum aus, der möglicherweise unendlich groß ist. Überall entstehen später Sterne und Galaxien aus diesem Plasma, aber die meisten davon werden wir niemals sehen können. Nur aus einem kugelförmigen Teilbereich des Urplasmas ist unser beobachtbares Universum hervorgegangen, dessen Galaxien wir sehen können.
Was passierte vor dem Urknall?
Wir wissen es nicht. Und es ist auch nicht klar, ob es eine Zeit vor dem Urknall überhaupt gab.
Wie groß ist das beobachtbare Universum?
Diese Frage hat es in sich. Hätte das Licht, das relativ kurz nach dem Urknall entstanden ist und das wir heute in Form der sogenannten kosmischen Hintergrundstrahlung beobachten können, einen Kilometerzähler wie ein Auto, dann würde er rund 13,8 Milliarden Lichtjahre anzeigen. Diese Zahl hat allerdings nichts mit irgendeiner wie auch immer definierten Größe des Universums zu tun, denn während das Licht seine lange Reise unternommen hat, ist davor und dahinter ständig neuer Raum hinzugekommen. Die Region, aus der das Licht stammt, war damals viel weniger und ist heute viel mehr als 13,8 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt.
Alternativ können wir berechnen, wie weit die ältesten und damit am weitesten entfernten beobachteten Galaxien heute von uns entfernt sein müssten. Im Falle der 13,4 Milliarden Jahre alten Galaxie GN-z11 wären das 32 Milliarden Lichtjahre (Galaxie A in Bild 6).
Allerdings ist sie in dieser Entfernung natürlich für uns nicht mehr beobachtbar. Und als sie vor 13,4 Milliarden Jahren das Licht abgestrahlt hat, das wir heute beobachten, war ihre Entfernung von uns viel kleiner.
Noch extremer ist die Situation bei der kosmischen Hintergrundstrahlung, also dem ältesten Licht, das wir im Universum beobachten können. Die Strahlung entstand etwa 380.000 Jahre nach dem Urknall und wurde von jeder Stelle im Universum in jede Richtung abgestrahlt. Der Teil dieser Strahlung, den wir heute empfangen, lief an den gesamten Rändern des Lichtkegels in Bild 5 entlang. Er entstand in einer vergleichsweise geringen Entfernung von rund 42 Millionen Lichtjahren um uns herum. Bis heute ist diese gedachte Kugel auf über 46 Milliarden Lichtjahre angewachsen (PDF)(öffnet im neuen Fenster).
Aber was ist die größte Entfernung, die wir tatsächlich direkt beobachten können, unabhängig von einer Extrapolation auf die heutige Position? Diese Entfernung entspricht der halben Breite des Lichtkegels in Bild 5 an seiner dicksten Stelle und sie beträgt ungefähr fünf Milliarden Lichtjahre. Ein Lichtstrahl, der auf der Erde von einem Teleskop empfangen wird, war also niemals weiter als diese rund fünf Milliarden Lichtjahre von unserer Position im Kosmos entfernt.
Viele offene Fragen
Angesichts der unfassbaren Zeiträume und Distanzen im Kosmos hat die Wissenschaft ein beeindruckend klares Bild von der Entwicklung des Universums hervorgebracht. Doch auch viele grundlegende Fragen sind noch unbeantwortet.
So weiß man, dass die sogenannte Dunkle Materie (öffnet im neuen Fenster) und Dunkle Energie wesentliche Bestandteile des Universums ausmachen, da man ihre Gravitationseffekte auf verschiedene Arten nachweisen kann. Doch bis heute ist völlig unbekannt, welcher Natur diese mysteriösen Phänomene eigentlich sind.
Auch für die ersten winzigsten Sekundenbruchteile des Urknalls gibt es keine gesicherte physikalische Theorie. Als eine vielversprechende Kandidatin gilt die Hypothese der kosmischen Inflation(öffnet im neuen Fenster), doch kursiert dieses Modell in unterschiedlichsten Varianten und entsprechend viele Fragen sind noch offen.
Es gibt also für das James-Webb-Weltraumteleskop sowie für die anderen Großprojekte der Astronomie und der Teilchenphysik in den nächsten Jahrzehnten noch viel zu tun und man darf auf neue Entdeckungen gespannt sein.
Helmut Linde (öffnet im neuen Fenster) leitete verschiedene Data-Science-Teams in deutschen Konzernen und ist nun bei der Covestro AG für die Digitalisierung von Forschung und Entwicklung verantwortlich. Als Mathematiker und Physiker ist er fasziniert von naturwissenschaftlichen Themen sowie der Anwendung und der Zukunft der künstlichen Intelligenz.
Update:
Der Artikel wurde auf seine Aktualität überprüft.
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