Der Urknall und die Geschichte des Universums

Der Big Bang und Geschichte des Universums

¹ Phase der Inflation: Das superkomprimierte Universum expandierte nach dem Big Bang. Es wuchs mit enormer Geschwindigkeit in der Phase der Inflation.

² Bildung der Materie: Das Universum bestand aus subatomaren Teilchen und enthielt ungeheure Mengen an Energie und Photonen. Als es auf etwa eine Milliarde Grad abkühlte, bildeten sich Neutronen und Protonen.

³ Die ersten Atome: Etwa 300.000 Jahre nach dem Big Bang bildeten sich Wasserstoff- und Heliumatome; ihre prozentuale Zusammensetzung entspricht ungefähr der heutigen.

⁴ Photonendekopplung: Die geladenen Teilchen (Protonen und Elektronen) streuten Photonen. Als sich Atome bildeten, konnten sich Photonen frei ausbreiten, sodass sich Licht ungehindert im neu entstandenen Raum ausbreiten konnte.

⁵ Entstehung von Sternen und Galaxien: Etwa 400 Millionen Jahre nach dem Big Bang verdichteten sich Regionen zu Gravitationszentren, in denen Sterne und Galaxien entstanden. Das Universum wurde durchsichtiger, und die kosmische Hintergrundstrahlung blieb erhalten.

⁶ Dunkle Energie: Vor etwa 9.000 Millionen Jahren begannen die Galaxien, sich mit zunehmend höherer Geschwindigkeit auseinanderzubewegen. Man nimmt an, dass eine unbekannte Form von Energie – die Dunkle Energie – für diese beschleunigte Expansion verantwortlich ist und der Gravitation entgegenwirkt.

Doppler-Effekt

Wenn sich ein Objekt bewegt, werden die von ihm ausgesandten Wellen verzerrt. Bewegt sich die Quelle auf den Beobachter zu, werden die Wellen komprimiert (Blauverschiebung); bewegt sie sich fort, werden sie gestreckt (Rotverschiebung). Dies gilt auch für Lichtwellen von Galaxien: ihre Rotverschiebung lässt sich mit einem Spektrometer messen (längere Wellenlängen) und zeigt, dass sich viele Galaxien von uns entfernen.

8 Exoplaneten: Die große Überraschung

Der Nachweis von Exoplaneten: Der Begriff bezeichnet extrasolare Planeten. In der Mehrzahl der Fälle wurden Riesenplaneten erkannt. Erst ab etwa 2007 begann man, sogenannte Supererden zu entdecken. Man glaubt, dass diese Planeten und ihre Bahnen große Entfernungen besitzen.

Voraussetzungen für Leben auf dem Planeten

• ¹ Abstand zum Stern: Planeten, die zu nahe oder zu weit vom Stern sind, haben Temperaturen, die das Vorkommen von flüssigem Wasser nicht zulassen.
• ² Genügend Masse: Ist ein Planet zu klein (wie Mars), ist seine Gravitation nicht ausreichend, um die Atmosphäre zu halten; flüssiges Oberflächenwasser würde verdampfen oder verloren gehen.
• ³ Metallischer Kern und Rotation: Ein rotierender metallischer Kern erzeugt ein Magnetfeld, das den Planeten vor energiereicher Strahlung (Röntgen- und Gammastrahlung) von Sternen schützt.
• ⁴ Lebensdauer des Sterns: Massereiche Sterne leben deutlich kürzer als masseärmere. Nur sonnenähnliche oder kleinere Sterne leben lange genug, damit sich komplexes Leben entwickeln kann.
• ⁵ Anwesenheit eines großen Mondes: Durch die gravitative Bindung stabilisiert ein großer Satellit die Achsneigung eines Planeten, sodass sie sich nicht stark ändert.
• ⁶ Existenz großer Planeten: Große Planeten können durch ihre starke Anziehungskraft Asteroiden ablenken und so andere Planeten schützen.
• ⁷ Lage in der Milchstraße: Weit vom galaktischen Zentrum ist vorteilhaft, da dort weniger Supernova-Explosionen schädliche Strahlung ausstoßen, die Leben gefährden könnten.