Planeten, Sterne, Universum

Magellanschen Wolke entdeckt. Dagegen sind die WIMPs subatomare massereiche Teilchen mit schwacher Wechselwirkung, entstanden beim Urknall. Schwerer als ein Wasserstoffatom durchdringen sie ungehindert normale Materie. Und schließlich erfüllte der Urknall das gesamte Universum mit Neutrinos, die, obwohl sie nur 1/100000 der Masse eines Elektrons haben, einen erheblichen Teil der Dunklen Materie bilden.

Im Galaxiencluster CI 0024+17 fand das Hubble-Weltraumteleskop einen Ring aus Dunkler Materie
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    (c) NASA (ESA, M. J. Jee and H. Ford (John Hopkins University))

Geburt aus einer Explosion
Der Urknall und das Werden des Universums
    Der britische Astronom Sir Fred Hoyle prägte nach dem Aufkommen jener Theorie, nach der das Universum aus einem winzigen Punkt explosionsartig entstanden ist, den ironischen Namen „Urknall“ oder englisch „Big Bang“ (Großer Knall), um deren Anhänger lächerlich zu machen. Dass er damit diese Theorie erst recht populär machte, ahnte er nicht. Bis heute erklärt sie folgende Phänomene am besten: Die Flucht der Galaxien und damit die derzeitige Expansion des Universums, die aus allen Richtungen zu empfangende 3-°Kelvin-Hintergrundstrahlung und die Häufigkeitsverteilung der Elemente, vor allem des Wasserstoffs.
Der Beginn von Allem
    Am Anfang stand keine Explosion, sondern die Expansion des Punktes, in dem Raum, Zeit und Materie vereinigt war (Singularität). Das geschah vor 13,7 +/– 0,2 Mrd. Jahren, so der zur Zeit genaueste Wert. Was in den ersten Augenblicken nach dem Urknall ablief, ist unbekannt. Jedenfalls trennte sich am Ende dieser unvorstellbar kurzen Zeit die Schwerkraft von den übrigen drei Naturkräften, welche die kleinräumige Struktur der Materie bestimmen: die elektromagnetische Kraft, die Farbkraft (früher „starke Kernkraft“ genannt) und die schwache Kernkraft. Das setzte wohl die Inflation in Gang, ein kurzes schnelles Aufblähen des Universums.
    Warum ist es nachts dunkel?
    Das Universum dehnte sich nach seiner Geburt extrem schnell aus. Die Astronomen überblicken aber nur einen Radius mit 100 Mrd. Galaxien. Das Licht einer Galaxie, die heute 100 Mrd. Jahre alt ist, kann uns noch gar nicht erreicht haben – so alt ist der Kosmos noch gar nicht. Das Entfernteste, was wir sehen können, ist eine Wand heißer Gase kurz nach der Geburt des Universums. Sie sendet kurzwelliges Licht aus, das durch die Ausdehnung gestreckt wurde und sich als nicht sichtbare 3-°Kelvin-Strahlung bemerkbar macht
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    Während der Inflation entstanden nicht nur eine riesige Menge an Masse-Energie, sondern auch ein gleich großer, aber negativer Betrag an Schwerkraftenergie. Das Ergebnis dieser Phase war die Geburt der ersten Materie.
Es wurde Licht
    Dieser Kosmos wurde von hochenergetischer Gammastrahlung erfüllt. Dennoch war der frühe Kosmos undurchsichtig. In der folgenden Viertelmillion Jahre änderte sich kaum etwas. Danach dehnte sich das Universum weiter aus und wurde erheblich dünner. Bei dieser Expansion und Abkühlung des Universums ging diese Strahlung durch Energieverlust zuerst in Röntgenstrahlung über, dann in Licht und schließlich in Wärmestrahlung. Durch den Temperaturrückgang wurden aber die Elektronen so weit abgebremst, bis sie sich 300 000 bis 400000 Jahre nach dem Urknall, als die Temperatur auf 3000°C gesunken war, mit den Atomkernen zu den ersten Atomen vereinten. Sie traten aber nicht mit Strahlung in Wechselwirkung, weshalb das Universum für Licht weitgehend durchlässig wurde – ein Ereignis, das heute noch als Hintergrundstrahlung von –270°C oder 3 °Kelvin nachweisbar ist.
    Anfangs glaubte man, die Hintergrundstrahlung sei gleichmäßig. Aber der 1992 gestartete NASA-Satellit Cosmic Background Explorer (COBE) registrierte kleine Schwankungen, nämlich Gebiete, die geringfügig wärmer oder auch kälter sind. Es sind Klumpen Dunkler Materie, aus denen sich später 100 bis 300 Mio. Jahre nach dem Urknall die Galaxien entwickelten.

Die Raumsonde WMAP hat die Spuren der 13,7 Mrd. Jahre langen Entwicklung des Kosmos im Blick
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    (c) NASA (WMAP Science Team)

Ein Ende im „Big Crunch“ oder „Big Chill“?
Die Zukunft des Universums
    Wie hoch muss man einen Ball in die Luft werfen, damit er nicht wieder zurückkehrt, weil seine Beschleunigung die Schwerkraft überwindet? Vor einer ähnlichen Frage standen die Kosmologen bis zum Ende des 20. Jhs., wenn sie über das zukünftige Schicksal des sich ausdehnenden Universums nachdachten und