Urknall
Aufbauend auf der Erkenntnis, dass Energie und Materie der Masse, sich ineinander umwandeln können, entstand das physikalische Modell des Urknalls als Ausgangsform des Universums. Der Urknall stellt den Beginn für die Entstehung von Materie, Raum und Zeit dar. Er ist der Anfang der Welt und zugleich eines ihrer größten Rätsel. Wann fand er statt und wie konnte aus ihm das ganze bekannte Universum entstehen?
Die Entwicklung des Weltalls in seiner Gesamtheit wird mit Hilfe der Kosmologie, einem Teilgebiet der Astrologie beschrieben. Sie ist die Lehre vom Aufbau, der Entstehung und der Entwicklung des Weltalls in seiner Gesamtheit. Die Kosmologie gründet sich auf verschiedene Beobachtungstatsachen. Zu ihnen zählen die Rotverschiebung der Galaxien, die Haufen- und Zellenstruktur der Galaxien, die Hintergrundstrahlung einschließlich ihrer Mikrostruktur und die festgestellte Elementehäufigkeit im All.
Urknall
Man nimmt heute an, dass die gesamte Masse des Universums vor etwa 15 Milliarden Jahren in einem Kern enormer Dichte und Temperatur zusammengeballt vorgelegen hat. Bei einer als Urknall oder auch „Big Bang“ bezeichneten Explosion bildeten sich während der kosmischen Verteilung der Materie in wenigen Minuten zu ca. 90 % Wasserstoff und zu ca. 10 % Helium. Das Universum expandiert und kühlt sich seit diesem Zeitpunkt immer weiter ab.
Diese Prozesse gehen langsam vor sich. Sie dauern Milliarden von Jahren. Daher wurden aus dem im Urknall gebildeten Wasserstoff und Helium bis heute erst weniger als 2 % weitere Elemente gebildet. Je mehr Sterne entstehen und je älter das Universum dabei wird, umso größer wird der Anteil der schweren Elemente. Er müsste demnach früher, im jungen Universum, geringer gewesen sein.
EDWIN POWELL HUBBLE (1889-1953), ein amerikanischer Astronom und Astrophysiker, der sich intensiv mit Galaxien beschäftige, lieferte den Beweis, dass sich unser Universum ausdehnt. Er stellte fest, dass sich die Galaxien auseinander bewegen. Und zwar um so schneller, je weiter sie entfernt sind. Man kann das vergleichen mit Teilchen auf der Hülle eines Luftballons, der immer weiter aufgeblasen wird. HUBBEL leitete die einzige mögliche Erklärung aus seiner Entdeckung ab, dass bei der Aufnahme der Spektren weit entfernter Galaxien die Rot-Verschiebung um so größer ist, je weiter die Galaxien entfernt sind. Diesen Effekt kennen wir heute als Doppler-Effekt. Wenn sich eine Lichtquelle vom Beobachter entfernt, so werden die Wellenlängen des Lichts länger, das heißt, sie verschieben sich in den roten Bereich des Spektrums, die sogenannte Rotverschiebung.
Wird diese Rotverschiebung zurückgerechnet, dann trifft sich alle Materie in einem gemeinsamen Ursprung mit enormer Dichte und Temperatur. Die dafür notwendige Zeit beträgt etwa 15 Milliarden Jahre.
Es gibt noch einen zweiten Beweis für den Urknall: die kosmische Hintergrundstrahlung .
ROBERT WOODROW WILSON (geb. 1936) entdeckte 1965 zufällig die kosmische Hintergrundstrahlung.
Diese Strahlung ist extraterrestrischen Ursprungs, ist weder abhängig von Sonne oder Mond noch von Tages- und Jahreszeit. Sie breitet sich gleichmäßig aus allen Himmelsrichtungen auf die Erde aus.
Diese Hintergrundstrahlung stammt allerdings nicht direkt aus der Zeit des Urknalls. Sie entstand 300 000 Jahre nach dem Big Bang, als sich das Universum schon auf etwa 4 000 °C abgekühlt hatte. Erst bei dieser Temperatur konnten sich Atomkerne und Elektronen verbinden: Das führte zur Entstehung der Atome, der Elektronennebel lichtete sich. Damit wurde das Universum durchsichtig und für Strahlung durchlässig. Die Hintergrundstrahlung die wir heute empfangen ist zu dieser Zeit entstanden.
