Struktur und Entstehung des Universums

1. Struktur des Universums

Das Universum besteht aus Galaxien, die in einem enormen Vakuum schweben. In jeder Galaxie gibt es Milliarden von Sternen, Planeten und Nebeln.

Chemisch setzt sich das Universum aus folgenden Elementen zusammen:

• 75 % Wasserstoff
• 20 % Helium
• 5 % andere Elemente

Zusätzlich zur beobachtbaren Materie gibt es die sogenannte dunkle Materie, die etwa 90 % des Universums ausmacht.

Zur Messung von Entfernungen im Weltraum wird das Lichtjahr verwendet. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt (Lichtgeschwindigkeit: 300.000 km/s).

Das Sonnensystem besteht aus einem Stern (der Sonne), den Planeten, die sie umkreisen, sowie Kometen, Satelliten und Asteroiden. Die Sonne ist einer von 100 Milliarden Sternen der Milchstraße und befindet sich am Orion-Arm. Die Milchstraße ist Teil der Lokalen Gruppe, welche wiederum zum Virgo-Superhaufen gehört.

2. Wie bestimmt man die Zusammensetzung von Sternen?

Seit dem 17. Jahrhundert ist durch Isaac Newton bekannt, dass Licht beim Durchgang durch ein Prisma in verschiedene Farben zerlegt wird. Später entdeckte man schwarze Linien in diesem Spektrum.

Leitet man Licht durch Behälter mit bestimmten chemischen Elementen (z. B. Wasserstoff oder Helium), zeigen sich charakteristische Absorptionsspektren. Durch den Vergleich des Sternenlichts mit diesen bekannten Spektren lässt sich die chemische Zusammensetzung eines Sterns ableiten.

3. Ein Universum in Bewegung

Das gesamte Universum befindet sich in ständiger Bewegung: Planeten umkreisen Sterne, Sterne umkreisen das Zentrum von Galaxien, und Galaxien entfernen sich voneinander.

Eine enorme Anziehungskraft geht von Schwarzen Löchern aus – Ansammlungen von Materie mit extrem hoher Dichte. Sie entstehen durch den Kollaps massereicher Sterne. Da ihre Dichte so hoch ist, kann selbst Licht ihnen nicht entkommen; sie verzerren zudem die Raumzeit. Im Zentrum unserer Galaxie befindet sich das supermassereiche Schwarze Loch Sagittarius A*, das die Rotation der Milchstraße beeinflusst.

4. Der Urknall (Big Bang)

Vor etwa 13,7 Milliarden Jahren war die gesamte Materie des Universums in einem relativ kleinen Gebiet kondensiert (kosmisches Ei). Durch eine gewaltige Explosion, den Urknall, entstand das heutige Universum.

Die Urknalltheorie stützt sich unter anderem auf die Beobachtung, dass die Spektren weit entfernter Galaxien eine Rotverschiebung aufweisen, was durch den Doppler-Effekt erklärt werden kann.