{"id":24032,"date":"2017-09-01T06:00:59","date_gmt":"2017-09-01T04:00:59","guid":{"rendered":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2017\/09\/01\/sternengeschichten-folge-249-die-expansion-des-universum\/"},"modified":"2025-05-14T16:34:36","modified_gmt":"2025-05-14T14:34:36","slug":"sternengeschichten-folge-249-die-expansion-des-universum","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2017\/09\/01\/sternengeschichten-folge-249-die-expansion-des-universum\/","title":{"rendered":"Sternengeschichten Folge 249: Die Expansion des Universum"},"content":{"rendered":"

\"SG_Logo\"<\/a>Das ist die Transkription einer Folge meines Sternengeschichten-Podcasts<\/a>. Die Folge gibt es auch als MP3-Download<\/a> und YouTube-Video<\/a>.<\/i><\/p>\n

Mehr Informationen: [Podcast-Feed<\/a>][iTunes<\/a>][Bitlove<\/a>][Facebook<\/a>] [Twitter<\/a>][Sternengeschichten-App<\/a>]<\/i><\/b>
\n\u00dcber Bewertungen und Kommentare freue ich mich auf allen Kan\u00e4len.<\/span>
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\nSternengeschichten Folge 249: Die Expansion des Universum<\/b><\/p>\n

In der heutigen Folge der Sternengeschichten geht es um die Expansion des Universums. Und dazu fangen wir am besten am Anfang an. Und zwar tats\u00e4chlich am Anfang. Am ultimativen Anfang: Dem Urknall. Vor 13,8 Milliarden Jahren entstand das Universum das wir heute beobachten. Was in diesem ganz konkreten Moment passiert ist, wissen wir noch nicht. Aber wir haben daf\u00fcr eine ziemlich gute und durch Beobachtungsdaten best\u00e4tigte Vorstellung von dem was unmittelbar danach stattgefunden hat.<\/p>\n

Unter anderem und vor allem die Expansion unseres Kosmos. Das Universum dehnt sich aus. Mit dieser Erkenntnis haben wir uns heute angefreundet; aber noch bis weit in das 20. Jahrhundert hinein war das etwas mit dem die meisten Wissenschaftlern nicht gerechnet hatten. Damals ging man davon aus, dass das Universum keinen Anfang und kein Ende hat; das es immer schon existiert hat, unendlich gro\u00df ist und sich, als ganzes gesehen, nicht ver\u00e4ndert.<\/p>\n

\"Standardbild<\/a>
Standardbild zur Expansionsillustration (Bild: NASA\/WMAP<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n

Als Albert Einstein im Jahr 1915 seine ber\u00fchmte allgemeine Relativit\u00e4tstheorie ver\u00f6ffentlichte, waren die sogenannten „Einsteinschen Feldgleichungen“ das Herzst\u00fcck dieser Arbeit. Mit diesen mathematischen Gleichungen kann man unter anderem auch das Verhalten des gesamten Kosmos beschreiben. Einsteins gro\u00dfe Erkenntnis war ja die Idee, dass Raum und Zeit keine abstrakten und unver\u00e4nderlichen Begriffe sind sondern konkrete physikalische Ph\u00e4nomene die sich ver\u00e4ndern k\u00f6nnen. Massereiche Objekte k\u00f6nnen Raum und Zeit kr\u00fcmmen und die Art der Kr\u00fcmmung legt fest wie sich diese Objekte durch den Raum und die Zeit bewegen. Die Gleichungen konnten aber auch dazu benutzt werden zu beschreiben wie sich der gesamte<\/i> Raum des Universums im Laufe der Zeit verh\u00e4lt; je nachdem wie viel Masse in ihm enthalten ist.<\/p>\n

Als Einstein seine Gleichungen aufstellte, zeigte sich das damit ein Universum beschrieben werden kann das sich entweder ausdehnt oder in sich zusammenf\u00e4llt. Ein dynamisches Universum also und kein ewiges, statisches Universum von dem damals alle, inklusive Einstein, ausgingen. Deshalb modifizierte er die Gleichungen. Aus mathematischen Gr\u00fcnden auf die ich jetzt nicht n\u00e4her eingehen will, macht es keinen Unterschied ob man die Gleichungen so formuliert wie Einstein das urspr\u00fcnglich getan hat oder ob man ihnen noch einen speziellen Ausdruck hinzuf\u00fcgt. Viele physikalische Formeln enthalten solche beziehungsweise \u00e4hnliche Parameter deren Wert man frei w\u00e4hlen kann oder anhand von Beobachtungen passend w\u00e4hlen muss damit die Gleichungen richtig funktionieren. L\u00f6st man zum Beispiel die Gleichungen mit der sich Bewegung eines fallenden Objekts beschreiben l\u00e4sst, dann kann bzw. muss man dort eine solche Konstante einf\u00fcgen die von den Anfangsbedingungen abh\u00e4ngt. Also etwa von der gemessenen Geschwindigkeit die das zu untersuchende Objekt zu Beginn der Untersuchung hat. Je nach Anfangswert bekommt man dann eine unterschiedliche L\u00f6sung; der Anfangswert selbst ist aber durch die Gleichung nicht eindeutig festgelegt sondern kann eben irgendeinen Wert haben der sich nur aus Messungen oder Beobachtungen ergibt.<\/p>\n

Bei dem Parameter den Einstein in seiner Formel einsetzte war es ein wenig komplizierter aber \u00e4hnlich. Man kann ihr einen beliebigen Wert geben; er kann gr\u00f6\u00dfer als Null sein, kleiner als Null oder gleich Null und je nachdem wie dieser Wert aussieht beschreiben die Gleichungen ein unterschiedliches Universum. Einstein war der Meinung, dieser Parameter, der heute „Kosmologische Konstante“ genannt wird, m\u00fcsse positiv sein. Denn dann w\u00fcrden seine Gleichungen kein sich ver\u00e4nderndes Universum mehr beschreiben sondern ein statisches. Also genau das, von dem damals alle ausgingen.<\/p>\n

Aber dann kam Edwin Hubble. Der ber\u00fchmte amerikanische Astronom beobachtete in den ersten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts gemeinsam mit seinen Kollegen Milton Humason und Vesto Slipher die Sterne ferner Galaxien. Beziehungsweise wusste man damals ja noch gar nicht, das es ferne Galaxien gibt. Das war die erste gro\u00dfe Entdeckung von Hubble: Es gelang ihm, die Entfernung eines Sterns im Andromedanebel<\/i> zu messen und zu beweisen das es sich dabei eben nicht um eine kleine neblige Wolke innerhalb der Milchstra\u00dfe handelt sondern um eine weit au\u00dferhalb unserer Galaxis gelegenen riesige Ansammlung von Sternen handelt. Also eine eigenst\u00e4ndige Galaxie; genau so wie die meisten anderen Nebel sich als eigene und entfernte Galaxien heraus stellten. Hubble ma\u00df aber nicht nur die Entfernung vieler Galaxien, er ma\u00df auch die Geschwindigkeit mit der sie sich bewegten. Und stellte dabei fest: All diese fernen Galaxien entfernen<\/i> sich von uns und zwar um so schneller je weiter sie entfernt sind.<\/p>\n

Diese fundamentale Entdeckung ver\u00f6ffentlichte er im Jahr 1929; aber bleiben wir zuerst aber nochmal bei Einstein. Der musste feststellen, dass er – und die meisten anderen Wissenschaftler – sich geirrt hatten. Denn das was Hubble beobachtet hatte ist nichts anderes als die Widerlegung eines statischen Universums. Wenn sich heute alles von uns fort bewegt und zwar um so schneller je weiter es weg ist, dann m\u00fcssen die Galaxien fr\u00fcher n\u00e4her beieinander gewesen sein. Und noch fr\u00fcher noch n\u00e4her. Und so weiter: Irgendwann in der Vergangenheit muss quasi alles an einem Punkt vereint gewesen sein und das muss der Anfang des Universums gewesen sein. Einsteins kosmologische Konstante w\u00e4re gar nicht n\u00f6tig gewesen. Die Feldgleichungen funktionierten nat\u00fcrlich weiterhin aber nun ging man dazu \u00fcber, den Wert der kosmologischen Konstante einfach gleich Null zu setzen.<\/p>\n

\"Hubbles<\/a>
Hubbles ber\u00fchmtes Diagramm<\/figcaption><\/figure>\n

Und bevor es weiter geht, muss man vielleicht noch ein paar Missverst\u00e4ndnisse ausr\u00e4umen. Zuerst einmal handelt es sich bei der „Bewegung“ der Galaxien nicht wirklich um eine Bewegung im eigentlichen Sinne. Die Galaxien bewegen sich nicht durch<\/i> den Raum. Sondern der Raum selbst ist es der expandiert. Die Einsteinschen Feldgleichungen machen in diesem Fall Aussagen \u00fcber den Raum selbst. Geht man von einem Raum und einer Menge an Massen in diesem Raum aus, sagen einem die Gleichungen wie sich der Raum selbst ver\u00e4ndert. Mit der Bewegung DURCH den Raum hat das nichts zu tun. Vereinfacht gesagt: Zwischen den Galaxien entsteht immer mehr Raum und deswegen vergr\u00f6\u00dfert sich auch die Distanz zwischen ihnen. Das erkl\u00e4rt auch das zweite Missverst\u00e4ndniss. Den man k\u00f6nnte ja nun glauben das wir selbst im Zentrum des Universums sein m\u00fcssten. Immerhin bewegt sich ja alles von uns fort. Das was wir beobachten ist aber eben gerade keine Bewegung durch den Raum sondern die Expansion des Raums selbst. Und wir w\u00fcrden genau das gleiche beobachten wenn wir uns irgendwo anders im Universum befinden w\u00fcrde. Von jeder<\/i> Galaxie im Kosmos aus kann man beobachten wie sich alle anderen Galaxien entfernen.<\/p>\n

Man kann das anhand eines Beispiels verstehen. Stellt euch eine lange Reihe aus St\u00fchlen vor, wie in einem Kino. Auf jedem Platz sitzt jemand. Stellen wir uns jetzt vor, wir sitzen auf Platz 5. Der Abstand zur Person auf Platz 6 betr\u00e4gt genauen einen Sitz. Zu Platz 7 sind es zwei Sitze. Zu Platz 8 sind es drei und in die andere Richtung geht es genau so. Ein Platz Abstand zu Platz 4, zwei zu Platz 3, drei zu Platz 2, und so weiter. Der Abstand ist umso gr\u00f6\u00dfer, je weiter entfernt die anderen Sitze sind. Das ist ziemlich simpel und logischerweise auch genau so wenn wir das von einem anderen Platz aus betrachten. Bleiben wir aber erst mal auf Platz 5. Und jetzt lassen wir die Stuhlreihe expandieren. Zwischen allen Sitzen erscheinen weitere Sitze. Zwischen Platz 1 und 2 taucht einer neuer Sitz auf; zwischen Platz 2 und 3, und so weiter. Wir auf unserem Platz 5 sehen nun also zu unserer linken und rechten jeweils einen freien Sitz. Zu der Person die vorher auf Platz 6 direkt neben uns gesessen ist betr\u00e4gt der Abstand nun zwei Pl\u00e4tze. Zu der Person die auf Platz 7 gesessen ist, sind es nun schon vier Pl\u00e4tze, denn bis dort sind zwei dazugekommen. Die Person die vorhin auf Platz 8 sa\u00df und vorhin drei Pl\u00e4tze entfernt war ist nun sechs Pl\u00e4tze weit weg, weil drei neue dazugekommen sind. Auch das ist alles nicht schwer zu verstehen. Machen wir weiter: Wieder tauchen zwischen allen Sitzen weitere Sitze auf. Zwischen der Person die ganz zu Beginn direkt neben uns gesessen ist und uns ist nun ein Abstand von 4 Pl\u00e4tzen entstanden, denn es sind jetzt zwei neue dazugekommen. Die n\u00e4chste Person ist jetzt acht Pl\u00e4tze entfernt; die \u00fcbern\u00e4chste 12 Pl\u00e4tze. Wenn wir immer so weiter machen und immer mehr Sitze zwischen allen Sitzen auftauchen lassen, werden die Abst\u00e4nde immer gr\u00f6\u00dfer. Wir beobachten, dass sich alle anderen Personen von uns entfernen. Das ist logisch. Wir beobachten aber auch, dass sich die Personen umso schneller entfernen je weiter sie von uns entfernt sind. Denn je weiter sie entfernt sind, desto mehr Sitze sind zwischen ihnen und uns und je mehr Sitze dort sind desto mehr Sitze tauchen zwischen ihnen auf wenn die Expansion der Stuhlreihe weitergeht. <\/p>\n

Jetzt halten wir einen Moment inne. Denken wir alles nochmal durch. Und dann sehen wir, dass es absolut nicht darauf ankommt, WO man in dieser Stuhlreihe sitzt. Von JEDEM Platz aus hat man genau den gleichen Eindruck: Alle anderen bewegen sich von uns fort und zwar um so schneller je weiter sie von uns entfernt sind. Es gibt kein Zentrum von dem alles ausgeht. Es gibt einfach nur immer mehr St\u00fchle. Oder, um wieder auf das Universum zur\u00fcck zu kommen: Der Raum expandiert. Und weil er das \u00fcberall tut, sieht man auch von \u00fcberall alles andere sich entfernen. <\/p>\n

Der Kosmos ist nicht statisch. Der Raum ist nicht unver\u00e4nderlich. Er expandiert; er wird immer mehr. Das ist eine ziemlich dramatische Erkenntnis zu der es noch einiges zu sagen gibt. Das hebe ich mir aber f\u00fcr die n\u00e4chste Folge auf und kl\u00e4re zuvor noch schnell ein paar andere Missverst\u00e4ndnisse. Man k\u00f6nnte sich ja noch fragen, warum denn nicht auch alles irgendwie gr\u00f6\u00dfer wird. Wieso wird die Erde nicht gr\u00f6\u00dfer; wieso wachsen wir selbst nicht, wenn doch der Raum st\u00e4ndig \u00fcberall expandiert? Das liegt daran, dass es eben auch noch andere Kr\u00e4fte im Universum gibt. Die Bausteine der Atome werden durch die starke Kernkraft zusammengehalten. Die Atome der Materie durch elektromagnetische Kr\u00e4fte; unsere Erde durch die Gravitationskraft die ihre Materie aufeinander aus\u00fcbt. All diese Kr\u00e4fte wirken anziehend und sie wirken der Expansion entgegen. Die Expansion des Universums ist etwas, das man auf sehr, sehr gro\u00dfen Ma\u00dfst\u00e4ben betrachten muss. Auf kleineren Ma\u00dfst\u00e4ben wirken die \u00fcbrigen Kr\u00e4fte viel st\u00e4rker. Man kann sich das vielleicht mit einem Gummiband vorstellen. Wenn man da an beiden Enden zieht hat man ungef\u00e4hr den gleichen Effekt wie bei der Stuhlreihe von vorhin. Jeder Punkt auf dem Band entfernt sich von jedem anderen Punkt und zwar um so schneller je gr\u00f6\u00dfer der Abstand zwischen ihnen ist. Jetzt k\u00f6nnte man einen kleinen Abschnitt des Gummibands durch ein St\u00fcck festen Draht ersetzen der sich viel schwerer ausdehnen l\u00e4sst. Dieser Draht k\u00f6nnte dann zum Beispiel die Erde repr\u00e4sentieren und die Tatsache das er nicht so elastisch ist entspricht der Gravitationskraft die die Erde zusammenh\u00e4lt. Wenn man jetzt wieder am Gummiband zieht, dann ist alles so wie vorher – nur der Teil mit dem Draht wird sich nicht ver\u00e4ndern und so bleiben wie er ist.
\nAus dem gleichen Grund kann es zum Beispiel auch sein, dass sich zwei nahe Galaxien nicht voneinander entfernen sondern sich aufeinander zu bewegen. Das ist etwa bei der Milchstra\u00dfe und der Andromedagalaxie der Fall. Sie sind einander so nahe, dass die Gravitationskraft zwischen ihnen so stark ist und den Effekt der Expansion deutlich \u00fcbersteigt. Man kann es sich auch anders vorstellen: Der Raum zwischen der Milchstra\u00dfe und der Andromedagalaxie dehnt sich zwar aus; die durch die Gravitationskraft verursachte reale Bewegung der beiden Objekte ist aber gro\u00df genug um diese Expansion auszugleichen so dass sie sich trotzdem aufeinander zu bewegen.<\/p>\n

Das gilt genau genommen auch f\u00fcr das gesamte Universum. Die Expansion des Kosmos dehnt das Universum aus. Die Gravitationskraft all der Materie die sich in ihm befindet wirkt aber genau in die entgegengesetzte Richtung. Und es stellt sich sofort die Frage: Wer ist st\u00e4rker? Wird sich das Universum immer weiter ausdehnen? Oder kommt die Expansion irgendwann zum Stillstand und die Gravitationskraft l\u00e4sst alles wieder in sich zusammenfallen? Die Antwort auf diese Frage kennen wir noch nicht all zu lange. Sie hat mit der sogenannten „dunklen Energie“ zu tun und ich habe schon ausf\u00fchrlich in Folge 26 dar\u00fcber gesprochen. Wer m\u00f6chte kann sich diese Folge gerne noch einmal anh\u00f6ren. Und ist dann ideal vorbereitet f\u00fcr die n\u00e4chste Folge, in der ich noch einmal ausf\u00fchrlich von der Dynamik der kosmischen Expansion erz\u00e4hlen werde… \"\"<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Das ist die Transkription einer Folge meines Sternengeschichten-Podcasts. Die Folge gibt es auch als MP3-Download und YouTube-Video. Mehr Informationen: [Podcast-Feed][iTunes][Bitlove][Facebook] [Twitter][Sternengeschichten-App] \u00dcber Bewertungen und Kommentare freue ich mich auf allen Kan\u00e4len. ————————————————————————————— Sternengeschichten Folge 249: Die Expansion des Universum In der heutigen Folge der Sternengeschichten geht es um die Expansion des Universums. Und dazu fangen […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":11822,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[11,767],"tags":[662,1365,1916,18,4165,4285,4344,4844,4849,5558,6113,327,8556,10023,580,12177,13774,195,13886,172,15369],"class_list":["post-24032","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-naturwissenschaften","category-sternengeschichten","tag-albert-einstein","tag-allgemeine-relativitaetstheorie","tag-astrodicticum","tag-astronomie","tag-dunkle-energie","tag-edwin-hubble","tag-einsteinsche-feldgleichungen","tag-expansion","tag-expansion-des-universums","tag-galaxienflucht","tag-gravitationskraft","tag-kosmologie","tag-kosmologische-konstante","tag-milton-humason","tag-planeten","tag-raumzeit","tag-statisches-universum","tag-sterne","tag-sternengeschichten","tag-universum","tag-vesto-slipher"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/24032","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=24032"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/24032\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":24035,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/24032\/revisions\/24035"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media\/11822"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=24032"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=24032"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=24032"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}