Grundlagen der Astronomie und Kosmologie

Eingeordnet in Physik

Geschrieben am 31. März 2026 in Deutsch mit einer Größe von 4,1 KB

Das Universum

Es ist ein riesiger Raum, in dem Milliarden von Galaxien schweben. In jeder Galaxie gibt es Tausende von Sternen, Planeten und Nebeln.
Einige von ihnen sind mit bloßem Auge oder mit Teleskopen sichtbar.
Zusammensetzung des beobachtbaren Kosmos: 75 % Wasserstoff, 20 % Helium und 5 % übrige Elemente.

90 % der gesamten Materie im Universum ist Dunkle Materie. Ihre Zusammensetzung und Position sind unbekannt, da sie weder sichtbar ist noch Strahlung abgibt.
Nachweis der Existenz: Die Anziehungskraft Dunkler Materie beeinflusst die Bewegung einiger Galaxien.

Körper ziehen sich gegenseitig an. Die Anziehungskraft ist umso stärker, je näher sie beieinander liegen und je größer ihre Masse ist.

Nach der allgemeinen Relativitätstheorie wirken Massen auf den Raum um sich herum ein und krümmen ihn.

Es handelt sich um Konzentrationen von Material mit extrem hoher Dichte.
Das Gravitationsfeld ist so stark, dass kein Licht entweichen kann.
Wir wissen von ihrer Existenz durch Strahlung (insbesondere Röntgenstrahlen), die von Materie emittiert wird, kurz bevor sie in das Schwarze Loch fällt.
Sie stellen Orte mit der größten Masse und Anziehungskraft dar.
Sagittarius A*: Zentrum der Milchstraße, Masse von 3 Millionen Sonnen, Ereignishorizont (Point of no Return): 7,7 Mio. km.

(Vor 13,7 Milliarden Jahren)

Phase der Inflation: Der Urknall. Das superkomprimierte Universum expandiert und wächst mit enormer Geschwindigkeit.
Entstehung der Materie: Das Universum bestand aus subatomaren Teilchen (Elektronen, Quarks), die in großen Mengen Energie (Photonen) gebadet waren. Nach drei Minuten, bei einer Abkühlung auf eine Milliarde Grad, bildeten sich Protonen und Neutronen.
Die ersten Atome: Etwa 300.000 Jahre nach dem Urknall bildeten sich Wasserstoff- und Heliumatome.
Durchsichtigkeit des Universums: Die geladenen Teilchen (Protonen und Elektronen) störten die Photonen nicht mehr. Licht konnte sich frei durch den Raum bewegen. Das Universum wurde durchsichtig und die kosmische Hintergrundstrahlung entstand.
Bildung von Sternen und Galaxien: 400 Millionen Jahre nach dem Urknall wurden dichtere Bereiche zu Zentren der Anziehungskraft. Material sammelte sich an und bildete Nebel, Planeten, Sterne und Galaxien.

Dunkle Energie könnte Galaxien über große Entfernungen voneinander trennen und letztlich sogar Atome zerreißen.

Eine Supernova explodiert.
Die Explosion erzeugt eine Druckwelle.
Die Welle erreicht einen Nebel.
Die Welle lässt den Nebel kollabieren.
Im Zentrum des Nebels sind die Teilchen so dicht, dass es zu häufigen Zusammenstößen kommt. Das Zentrum erhitzt sich. Wasserstoff-Atomkerne bewegen sich mit hoher Geschwindigkeit, verschmelzen zu Helium und setzen Energie frei.

Benötigt Energie, Kohlenstoff, flüssiges Wasser und eine Atmosphäre.
Der richtige Abstand des Planeten zum Stern.
Eine ausreichende Schwerkraft, um die Atmosphäre zu halten.
Ein geschmolzener metallischer Kern, der ein Magnetfeld erzeugt, das vor Strahlung schützt.
Ein großer Satellit (Mond).
Die Existenz großer Planeten in der Nähe zum Schutz vor Einschlägen.
Lage innerhalb der Milchstraße, entfernt vom galaktischen Zentrum, wo Supernovaexplosionen zu viel Strahlung erzeugen.

Äußere Planeten: Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun werden als Gasriesen bezeichnet.
Innere Planeten: Merkur, Venus, Erde und Mars werden als terrestrische Planeten bezeichnet und bestehen aus festem Material (Gestein und Metall).