Techniklexikon

Universum

Astronomie und Astrophysik, Kosmos, Weltraum, Weltall, All, begrifflich das Ganze als Inbegriff aller Teile, die ganze Welt; astronomisch der mit Strahlung und Materie erfüllte gesamte Raum. Die Lehre von der Entstehung und Entwicklung des Universums heisst Kosmologie. Nach der heutigen Urknall-Theorie entstand das Universum in einer Singularität mit unendlich hoher Dichte und Temperatur, es besitzt also einen zeitlichen Anfang. Die Grösse des sichtbaren Universums ist durch die Entfernung begrenzt, die das Licht seit dem Urknall durchlaufen konnte, also durch das Weltalter. Dieses wiederum hängt von der Grösse der Hubble-Konstanten (derzeitiger angenommer Wert 65 km / (s Mpc)) und dem Weltmodell ab. Hier gehen die mittlere Materiedichte sowie die kosmologische Konstante ein. Das Alter des Universums wird derzeit zu etwa 14 × 10⁹ Jahren angenommen. Die entferntesten beobachteten Galaxien sehen wir zu einem Zeitpunkt, zu dem das Universum etwa 10⁹ Jahre alt war. Die älteste Information aus dem Universum ist die kosmische Hintergrundstrahlung. Sie entstand etwa 3 × 10⁵ Jahre nach dem Urknall.

Die grossräumige Struktur des Universums ist durch einen hierarchischen Aufbau gekennzeichnet: Sterne befinden sich häufig in Sternhaufen, diese bilden Galaxien, die sich wiederum zu Galaxienhaufen zusammenfinden. Die grössten bekannten Strukturen bilden die Superhaufen mit Ausdehnungen von mehreren hundert Millionen Mpc. Das Universum ist erst auf dieser Grössenskala homogen. Entstanden sind diese Strukturen aus dem Urgas, dass nach den Beobachtungen der kosmischen Hintergrundstrahlung relative Dichteschwankungen von etwa 10^-5 aufgewiesen hat. Durch die Gravitation haben sich die dichteren Gebiete zusammengezogen und die ersten Galaxien gebildet, die sich anschliessend zu Haufen zusammenfanden. Allerdings erscheint der Zeitraum zu klein zu sein, damit sich aus diesem relativ homogenen Urgas bis heute die beobachtbaren Strukuren bilden konnten. Es wird daher vermutet, dass unsichtbare dunkle Materie als »Kondensationskeim« gewirkt hat.

Die zukünftige Entwicklung des Universums hängt wie das Alter vom Wert der Hubble-Konstanten und dem Weltmodell ab. Es ist derzeit noch offen, ob das Universum unendlich lange expandiert, oder ob die Expansion zum Stillstand kommen und sich in eine Kontraktion umkehren wird (kosmologische Modelle).