Ein Universum aus Nichts - ... und warum da trotzdem etwas ist

haben. Das gesamte beobachtbare Universum wäre in der Tat in einem einzigen Punkt, dem Big Bang oder Urknall, überlagert gewesen – zu einer Zeit, die wir auf diesem Weg abschätzen können. Eine solche Schätzung stellt eindeutig eine obere Grenze für das Alter des Universums dar, denn wenn die Galaxien sich einst schneller bewegt hätten, hätten sie ihre heutige Position in kürzerer Zeit erreicht, als diese Schätzung erwarten lässt.
    Nach dieser auf Hubbles Analyse gestützten Schätzung hätte sich der Big Bang etwa vor 1,5 Milliarden Jahren ereignet. Doch bereits 1929 war aufgrund der Beweislage klar, dass die Erde älter als 3 Milliarden Jahre sein muss. (Außer für einige Leute in Tennessee, Ohio und ein paar anderen US -Staaten, die die Bibel wörtlich interpretieren.)
    Nun wäre es für Wissenschaftler peinlich, wenn sie herausfänden, dass die Erde älter ist als das Universum. Wichtiger ist aber, dass das Resultat den Schluss nahelegt, dass an der Analyse etwas falsch sein muss. Ursache dieser Verwirrung war schlicht die Tatsache, dass Hubbles Schätzwerte der Entfernungen, abgeleitet allein mithilfe der Cepheiden innerhalb unserer Milchstraße, systematische Fehler aufwiesen. Die Entfernungsskala, die auf der Verwendung naher Cepheiden beruhte, mit denen man die Abstände weiter entfernter Cepheiden geschätzt hatte, um daraus wiederum abzuschätzen, wie weit Galaxien entfernt waren, in denen noch fernere Cepheiden beobachtet wurden – diese Skala war fehlerhaft.
    Wie diese systematischen Auswirkungen überwunden wurden, ist eine lange und verworrene Geschichte, die hier nicht dargestellt werden kann und ohnehin keine Rolle mehr spielt. Denn inzwischen verfügen wir über eine weit bessere Möglichkeit zur Schätzung von Entfernungen. Hier eines meiner bevorzugten Fotos des Weltraumteleskops Hubble:

    Es zeigt eine sehr, sehr weit entfernte schöne Spiralgalaxie vor sehr, sehr langer Zeit (vor sehr langer Zeit deshalb, weil das Licht dieser Galaxie eine gewisse Zeit – mehr als 50 Millionen Jahre – benötigt, um uns zu erreichen). Eine solche Spiralgalaxie, die unserer Milchstraße ähnelt, enthält etwa 100 Milliarden Sterne. Der helle Kern im Zentrum umfasst etwa 10 Milliarden Sterne. Auffallend ist der helle Stern links unten, der fast so hell leuchtet wie diese 10 Milliarden Sterne. Auf den ersten Blick könnte man mit gutem Grund annehmen, es handle sich um einen sehr viel näheren Stern in unserer Milchstraße, der zufällig ins Bild geraten ist. In Wahrheit ist es aber ein Stern in eben dieser Galaxie, der mehr als 50 Millionen Lichtjahre von uns entfernt ist.
    Das ist eindeutig kein gewöhnlicher Stern. Es ist ein Stern, der gerade erst explodiert ist – eine Supernova als eines der strahlendsten Feuerwerke, die sich im Universum zeigen. Explodiert ein Stern, so strahlt er im Bereich sichtbaren Lichts für kurze Zeit (etwa einen Monat lang) mit einer Helligkeit von zehn Milliarden Sternen.
    Zu unserem Glück explodieren Sterne nicht so oft – pro Galaxie ereignet es sich ungefähr einmal in hundert Jahren. Aber es ist zugleich unser Glück, dass es geschieht, denn andernfalls wären wir nicht hier. Im Zusammenhang mit dem Universum kommt mir kaum etwas poetischer vor als die Tatsache, dass letztlich jedes Atom unseres Körpers sich einst in einem Stern befand, der explodiert ist. Zudem stammen die Atome in meiner linken Hand wahrscheinlich von einem anderen Stern als die in meiner rechten. Wir alle sind buchstäblich Sternenkinder, und unser Körper besteht aus Sternenstaub.
    Woher wissen wir das? Nun, wir können unsere Vorstellung des Urknalls zurück bis zu einem Zeitpunkt extrapolieren, in dem das Universum eine Sekunde alt war. Wir können berechnen, dass die gesamte beobachtete Materie in einem dichten Plasma komprimiert war, dessen Temperatur bei etwa 10 Milliarden Grad gelegen haben sollte. Bei dieser Temperatur können sehr leicht nukleare Reaktionen zwischen Protonen und Neutronen stattfinden, die sich verbinden und bei weiteren Kollisionen wieder auseinanderfallen. Verfolgen wir diesen Prozess, während das Universum abkühlt, können wir vorhersagen, wie häufig sich diese ursprünglichen nuklearen Bestandteile zu Atomkernen verbinden, die schwerer sind als Wasserstoff, also Helium, Lithium und so weiter.
    Dabei stellen wir fest, dass in