Vor 13,8 Milliarden Jahren war das Universum eine Singularität - ein Raum, der durch hohen Druck unendlich komprimiert wurde. In weniger als einem Bruchteil einer Milliardstel Sekunde dehnte sich dieser winzige Punkt jedoch zu einer unglaublichen Größe aus. Die klassische Geschichte unseres Universums hat einen Anfang, eine Mitte und ein Ende. Nach der Allgemeinen Relativitätstheorie (GR) von Albert Einstein sollte sich die Expansion des Universums im Laufe der Zeit verlangsamen. Die Realität zeichnet jedoch ein völlig anderes Bild: Das Universum expandiert immer schneller. Wissenschaftler glauben, dass der Grund für diese Diskrepanz mysteriöse dunkle Energie ist, aber es ist möglich, dass unser Verständnis des Universums und seiner Entwicklung überarbeitet werden muss.
Es gibt viele Annahmen darüber, wie unser Universum entstanden ist und warum es existiert.
Wie hat alles angefangen und könnte es anders sein?
Das Universum begann sich unmittelbar nach dem Urknall auszudehnen. Die Expansionsrate in der frühen Phase ihrer Entwicklung - dieser Prozess wird als kosmologische Inflation bezeichnet - war viel schneller als nach dem Ende der Inflation. Allmählich dehnte sich das Universum aus und kühlte ab, aber nur mit einem Bruchteil der Anfangsgeschwindigkeit. Für die nächsten 380.000 Jahre war das Universum so dicht, dass der Weltraum ein undurchsichtiges, superheißes Plasma aus verstreuten Partikeln war. Als sich das Universum so weit abkühlte, dass sich die ersten Wasserstoffatome bildeten, wurde es transparent, damit Licht hindurchtreten konnte. Dann brach Strahlung in alle Richtungen aus und das Universum war auf dem Weg zu dem, was wir heute sehen - einem leeren Raum, der sich mit Gas- und Staubklumpen, Sternen, Galaxien, Schwarzen Löchern und anderen Formen von Materie und Energie abwechselt. Schließlich,Nach einigen Modellen breiten sich alle Materieklumpen so weit auseinander, dass sie allmählich verschwinden. Das Universum wird zu einer kalten, homogenen Suppe isolierter Photonen. Aber was wäre, wenn der Urknall nicht der Anfang von allem wäre?
Die Urknalltheorie ist so weit verbreitet, dass man manchmal vergessen kann, dass dies nur eine Theorie ist, die Mängel aufweist. Aus diesem Grund bieten Wissenschaftler eine Vielzahl von Möglichkeiten für die Entwicklung von Ereignissen. Zum Beispiel wurde vermutet, dass der Urknall eher ein "Big Bounce" war - ein Wendepunkt im laufenden Zyklus der Kontraktion und Expansion des Universums. Eine andere Annahme ist, dass der Urknall zu einem Reflexionspunkt wurde, wenn sich das Spiegelbild unseres Universums über die „andere Seite“hinaus ausdehnt, auf der Antimaterie die Materie ersetzt und die Zeit selbst in die entgegengesetzte Richtung fließt. Nach der dritten Annahme ist der Urknall ein Übergangspunkt im Universum, der immer existiert hat und sich auf unbestimmte Zeit weiter ausdehnen wird. Alle diese Theorien liegen außerhalb der Mainstream-Kosmologie. Aber sie alle fanden Unterstützung bei angesehenen Wissenschaftlern. Die wachsende Zahl neuer, konkurrierender Theorien legt nahe, dass es an der Zeit sein könnte, die Tatsache zu überdenken, dass der Urknall den Beginn von Raum und Zeit markiert.
Das Universum, das wir derzeit sehen, besteht aus Gas- und Staubclustern, Sternen, Schwarzen Löchern und Galaxien.
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Was ist, wenn der Urknall nicht wirklich passiert ist?
In akademischen Kreisen wurde wiederholt die Idee geäußert, dass der Urknall … nicht existierte. Eric Lerner, der Autor des gleichnamigen Buches, das er 1992 schrieb, stellte die Ergebnisse der Studie vor, wonach laut der Veröffentlichung Invers eine Diskrepanz zwischen der Urknalltheorie und den beobachteten Fakten besteht. "Für die Entwicklung der Kosmologie ist es notwendig, die Haupthypothese des Urknalls aufzugeben", sagte Lerner in einer Erklärung. "Die wirkliche Krise in der Kosmologie ist, dass es nie einen Urknall gab."
Wir sprechen über die Inkonsistenz der Beweise für das Vorhandensein von Lithium im Weltraum, die Astronomen laut Lerner seit langem kennen. Wissenschaftler glauben heute, dass die genauen Mengen an Helium, Deuterium und Lithium durch Fusionsreaktionen in einer dichten, sehr heißen Wolke chemischer Elemente erzeugt wurden, die nach dem Urknall auftraten. Lerner, der solche Reaktionen jahrzehntelang im Detail beobachtet hat, sagt jedoch, dass die Ergebnisse seiner und anderer Wissenschaftler nicht mit langjährigen Theorien übereinstimmen, die auf Beobachtungen älterer Sterne beruhen. Er fand heraus, dass weniger als die Hälfte des Heliums und weniger als ein Zehntel des Lithiums in alten Sternen beobachtet werden, als es die Urknall-Nukleosynthesetheorie vorhersagt, wonach ein Viertel der gesamten Masse des Universums Helium ist. Lerner ist überzeugt, dass weder Lithium noch Helium erzeugt wurden, bevor die ersten Sterne in unserer Galaxie auftauchten.
Könnte unser Universum aus dem Nichts entstanden sein?
Allerdings stimmen nicht alle Wissenschaftler der Theorie von Lerner zu. Laut Vae Perumyan, Professor für Astronomie an der University of Southern California, zitiert Lerner selten von Experten begutachtete Artikel, und viele seiner Argumente enthalten kein Wasser. Perumian glaubt daher, dass die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung (oder Reliktstrahlung), die die vom Urknall ausgehende Strahlung anzeigt, eine Säule der kosmologischen Theorie ist, die Lerner nicht bestreiten kann. Wenn es in der Urknalltheorie so schwerwiegende Mängel gegeben hätte, wäre Lerner nicht der einzige Kritiker dieser Theorie gewesen.
Aber Lerner ist nicht allein. Der Nobelpreisträger-Kosmologe James Peebles glaubt, dass es notwendig ist, die frühesten Momente unseres Universums nicht mehr als "Urknall" zu bezeichnen. Laut Agence France-Presse glaubt Peebles, dass es keinen guten Weg gibt, um zu überprüfen, ob ein Ereignis wie der Urknall tatsächlich stattgefunden hat - Kosmologen haben Hinweise auf eine rasche Expansion nach außen, aber nichts ist diskreter als ein einzelner Punkt, der explodierte, um alles zu erschaffen Das Universum. Peebles hat keine Alternative zur Urknalltheorie, ist jedoch überzeugt, dass Wissenschaftler ohne ausreichende Daten nicht davon ausgehen sollten, dass diese bequeme Hypothese richtig ist. Gleichzeitig gibt der Wissenschaftler zu, dass der Urknall in Ermangelung einer besseren Beschreibung des Beginns des Universums großartig funktioniert. In seinen Berechnungen hält Peebles auch an der allgemein anerkannten Theorie fest, obwohl er sie wirklich nicht mag.
The Big Bounce: Kann sich das Universum unendlich ausdehnen?
Die in der Wissenschaft am weitesten verbreitete Big-Bounce-Hypothese beruht auf der Unzufriedenheit mit der Idee der kosmologischen Inflation. Die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung ist seit ihrer Entdeckung im Jahr 1965 ein grundlegender Faktor in jedem Modell des Universums. Darüber hinaus ist das CMB die Hauptinformationsquelle darüber, wie das frühe Universum aussah, und gleichzeitig ein Rätsel für die Physiker. Tatsache ist, dass die Reliktstrahlung auch in Regionen gleich aussieht, die anscheinend in der gesamten Geschichte des Universums niemals miteinander interagieren könnten.
Die Narben, die der Urknall in der schwachen Reliktstrahlung hinterlassen hat, die den gesamten Kosmos durchdringt, geben Hinweise darauf, wie das frühe Universum aussah.
Nach der Big Bounce-Hypothese wird sich das Universum ausdehnen, bis es zu einem Infinitesimalpunkt zerfällt - einem Zyklus, der für immer andauert. 2007 stellte Martin Bodjald, ein Physiker an der University of Pennsylvania, basierend auf Einsteins Modell, die Theorie der Schleifenquantengravitation vor - ein Feld der Quantenphysik, das die extrem hohen Energien beschreibt, die das frühe Universum dominierten. Daher kamen die Forscher zu dem Schluss, dass das Universum nicht aus dem Nichts entstanden ist und wird nicht auf unbestimmte Zeit erweitert. Bozhawalds Forschung zeigt jedoch, dass das hypothetische vorherige Universum nicht genau das gleiche war wie das unsere. Insgesamt stimmt die Big Rebound-Hypothese mit dem Urknall-Bild eines heißen, dichten Universums überein, das vor 13,8 Milliarden Jahren begann und sich auszudehnen und abzukühlen begann. Aber stattUm der Beginn von Raum und Zeit zu werden, war der Urknall der Moment des Übergangs des Universums von einer früheren Existenzphase, in der sich der Raum zusammenzog.
Kritiker glauben jedoch, dass es wenig Beweise gibt, die diese Theorie stützen. Zum Beispiel schrieb Peter Voight, Mathematiker an der Columbia University, in seinem Blog Not Even Wrong: "Um als legitime Theorie angesehen zu werden, müssen solche Behauptungen durch Beweise gestützt werden."
Suche nach Antworten: Alle Wege führen zu dunkler Energie
Ausgehend von der Tatsache, dass die allgemein akzeptierte Theorie des Erscheinens und der Entwicklung des Universums die Urknalltheorie ist, versuchen Wissenschaftler, eine Antwort auf die Frage zu finden, warum sich das Universum mit Beschleunigung ausdehnt.
Dunkle Materie und dunkle Energie sind wahrscheinlich der Schlüssel zum Verständnis unseres Universums.
Als die Forscher die Bewegung von Sternen und Galaxien analysierten, kamen sie zu dem Schluss, dass es unsichtbare Teilchen gab, die sie Dunkle Materie nannten. Und die konstante Beschleunigung der Expansion des Universums (die Hubble-Konstante) deutete darauf hin, dass sie durch ein bestimmtes Phänomen verursacht wurde, das die Forscher Dunkle Energie nannten. Dunkle Energie und Dunkle Materie sind die wichtigsten wissenschaftlichen Geheimnisse unserer Zeit, daher suchen Forscher der internationalen Gruppe für das Studium der Dunklen Energie (DES) nach Antworten. DES wurde 2004 gegründet und hat derzeit 400 Wissenschaftler aus 26 verschiedenen wissenschaftlichen Einrichtungen in sieben Ländern, die an dem Projekt teilnehmen. Wissenschaftler suchen mit der empfindlichsten astronomischen Digitalkamera mit einer Auflösung von 570 Megapixeln nach dunkler Energie. Die Kamera ist am Viktor Blanco-Teleskop am Cerro Toledo-Observatorium in den chilenischen Anden montiert. Es ist eine Art Skalpell mit fünf Linsen.
Die Forscher glauben, dass Antworten auf grundlegende Fragen, wie das Universum entstanden ist und was dunkle Materie und dunkle Energie sind, in etwa fünf Jahren der Öffentlichkeit präsentiert werden sollten. DES zielt darauf ab, 100.000 Galaxien zu analysieren, die bis zu 8 Milliarden Lichtjahre entfernt sind. Da dunkle Energie nicht sichtbar ist, messen Forscher die Hubble-Konstante, um genau zu bestimmen, ob dunkle Energie vorhanden ist und woraus sie besteht. Auf die eine oder andere Weise müssen wir nur auf die Ergebnisse der Arbeit eines internationalen Wissenschaftlerteams warten und Annahmen darüber treffen, was unser Universum ist.
Lyubov Sokovikova
