Was ist Kosmologie? Definition & Geschichte

Nach dem Urknall kam ein Moment des reinen Chaos, Studienergebnisse

Schnappschuss aus einer Computersimulation der Entstehung großräumiger Strukturen im Universum, die einen Fleck von 100 Millionen Lichtjahren und die daraus resultierenden kohärenten Bewegungen von Galaxien zeigt, die in Richtung der höchsten Massenkonzentration im Zentrum fließen. (Bildnachweis: ESO)



Kosmologie ist ein Zweig von Astronomie das beinhaltet die Ursprung und Entwicklung des Universums , von dem Urknall bis heute und weiter in die Zukunft. Laut NASA ist die Definition von Kosmologie 'die wissenschaftliche Untersuchung der großräumigen Eigenschaften des Universums als Ganzes'.



Kosmologen rätseln über exotische Konzepte wie Stringtheorie, Dunkle Materie und Dunkle Energie und ob es ein Universum oder mehrere gibt (manchmal auch Multiversum genannt). Während sich andere Aspekte der Astronomie mit einzelnen Objekten und Phänomenen oder Objektsammlungen befassen, umfasst die Kosmologie das gesamte Universum von der Geburt bis zum Tod , mit einer Fülle von Geheimnissen in jeder Phase.

Geschichte der Kosmologie & Astronomie

Das Verständnis der Menschheit vom Universum hat sich im Laufe der Zeit erheblich weiterentwickelt. In der frühen Geschichte der Astronomie galt die Erde als Zentrum aller Dinge, die von Planeten und Sternen umkreist wurde. Im 16. Jahrhundert polnischer Wissenschaftler Nikolaus Kopernikus schlug vor, dass die Erde und die anderen Planeten des Sonnensystems tatsächlich die Sonne umkreisen, was eine tiefgreifende Verschiebung des Verständnisses des Kosmos bewirkt. Im späten 17. Jahrhundert, Isaac Newton berechnete, wie die Kräfte zwischen den Planeten – insbesondere die Gravitationskräfte – wechselwirkten.



Der Anbruch des 20. Jahrhunderts brachte weitere Einblicke in das Verständnis des riesigen Universums. Albert Einstein hat in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie die Vereinigung von Raum und Zeit vorgeschlagen. In den frühen 1900er Jahren diskutierten Wissenschaftler, ob die Milchstraße das gesamte Universum innerhalb ihrer Spanne umfasst oder ob es sich nur um eine von vielen Ansammlungen von Sternen handelt. Edwin Hubble berechnete die Entfernung zu einem verschwommenen Nebelobjekt am Himmel und stellte fest, dass es außerhalb der Milchstraße lag, was bewies, dass unsere Galaxie ein kleiner Tropfen im riesigen Universum ist. Hubble nutzte die Allgemeine Relativitätstheorie, um das Gerüst festzulegen, und maß andere Galaxien und stellte fest, dass sie von den USA wegeilten, was ihn zu dem Schluss brachte, dass das Universum nicht statisch war, sondern sich ausdehnte.

In den letzten Jahrzehnten haben Kosmologen Stephen Hawking festgestellt, dass das Universum selbst nicht unendlich ist, sondern eine bestimmte Größe hat. Es fehlt jedoch eine eindeutige Grenze. Dies ist der Erde ähnlich; Obwohl der Planet endlich ist, würde eine Person, die ihn umrundet, nie das 'Ende' finden, sondern stattdessen ständig die Erde umkreisen. Hawking schlug auch vor, dass das Universum nicht ewig weitergehen, sondern irgendwann enden würde.

Kosmologische Missionen & Instrumente

Gestartet im November 1989, Kosmischer Hintergrund-Explorer der NASA (COBE) nahm genaue Messungen der Strahlung am Himmel vor. Die Mission war bis 1993 in Betrieb.



Obwohl das Hubble-Weltraumteleskop der NASA wahrscheinlich am besten für seine erstaunlichen Bilder bekannt ist, a Hauptaufgabe war kosmologisch. Durch genauere Messung der Entfernungen zu Cepheiden-Variablen, Sternen mit einem genau definierten Verhältnis zwischen ihrer Helligkeit und ihren Pulsationen, half Hubble, Messungen darüber zu verfeinern, wie sich das Universum ausdehnt. Seit seiner Einführung nutzen Astronomen Hubble weiterhin, um kosmologische Messungen durchzuführen und bestehende zu verfeinern.

Dank Hubble: 'Wenn Sie alle Arten, in denen sich dunkle Energie von der kosmologischen Konstante unterscheiden könnte, in eine Box packen würden, wäre diese Box jetzt dreimal kleiner', sagte der Kosmologe Adam Riess vom Space Telescope Science Institute in a Stellungnahme . 'Das ist ein Fortschritt, aber wir haben noch einen langen Weg vor uns, um die Natur der dunklen Energie zu bestimmen.'

NASAs Wilkinson Mikrowellen-Anisotropie-Sonde (WMAP) war eine Raumsonde, die von 2001 bis 2010 in Betrieb war. WMAP kartierte winzige Schwankungen im kosmischen Mikrowellenhintergrund (CMB), dem alten Licht aus dem frühen Universum, und stellte fest, dass gewöhnliche Atome nur 4,6 Prozent des Universums ausmachen, während es dunkel ist Materie macht 24 Prozent aus.



'Langende Zweifel an der Existenz dunkler Energie und der Zusammensetzung des Universums lösten sich auf, als der WMAP-Satellit das detaillierteste Bild des kosmischen Mikrowellenhintergrunds aller Zeiten aufnahm', sagte der Kosmologe Charles Seife in der Zeitschrift Wissenschaft .

Die der Europäischen Weltraumorganisation Planck-Weltraummission lief von 2009 bis 2013 und setzte die Untersuchung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds fort.

Die ESA entwickelt derzeit die Euclid-Mission, die bis Ende des Jahrzehnts fliegen soll. Euklid wird dunkle Materie und dunkle Energie genauer untersuchen und ihre Verteilung und Entwicklung im Universum verfolgen.

'Im Mittelpunkt der Mission steht eine der milliardenschweren Fragen der Physik', so die ESA David Parker sagte in einer Erklärung .

Häufige kosmologische Fragen

Einige Forscher glauben, dass konzentrische Ringmuster bei Messungen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds ein Beweis für ein Universum sind, das existierte, bevor unser eigenes im Urknall geboren wurde.

Einige Forscher glauben, dass konzentrische Ringmuster bei Messungen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds ein Beweis für ein Universum sind, das existierte, bevor unser eigenes im Urknall geboren wurde.(Bildnachweis: Roger Penrose und Vahe Gurzadyan)

Was kam vor dem Urknall?
Aufgrund der geschlossenen und endlichen Natur des Universums können wir nicht „außerhalb“ unseres eigenen Universums sehen. Raum und Zeit begannen mit dem Urknall. Obwohl es eine Reihe von Spekulationen über die Existenz anderer Universen gibt, gibt es keine praktische Möglichkeit, sie zu beobachten, und als solche wird es niemals Beweise für (oder gegen!) sie geben.

Wo geschah der Urknall?
Die Urknall geschah nicht an einem einzigen Punkt, sondern war das gleichzeitige Auftreten von Raum und Zeit im gesamten Universum.

Wenn alle anderen Galaxien von uns wegzueilen scheinen, bringt uns das nicht ins Zentrum des Universums?
Nein, denn wenn wir in eine ferne Galaxie reisen würden, würden alle umgebenden Galaxien auf ähnliche Weise davoneilen. Stellen Sie sich das Universum als einen riesigen Ballon vor. Wenn Sie mehrere Punkte auf der Sprechblase markieren und sie dann aufblasen, würden Sie feststellen, dass sich jeder Punkt von allen anderen wegbewegt, obwohl sich keiner in der Mitte befindet. Die Ausdehnung des Universums funktioniert ganz ähnlich.

Wie alt ist das Universum?
Laut Daten, die das Planck-Team im Jahr 2013 veröffentlichte, ist das Universum 13,8 Milliarden Jahre alt, geben oder nehmen etwa hundert Millionen Jahre. Planck bestimmte das Alter, nachdem er winzige Temperaturschwankungen im CMB kartiert hatte.

'Muster über riesigen Himmelsflächen erzählen uns, was in den Momenten kurz nach der Geburt unseres Universums auf kleinstem Maßstab geschah', sagte Charles Lawrence, der US-Projektwissenschaftler für Planck, in a Stellungnahme .

Wird das Universum enden? Wenn das so ist, wie?
Ob das Universum zu Ende geht oder nicht, hängt von seiner Dichte ab – wie verteilt die Materie darin sein könnte. Wissenschaftler haben eine „kritische Dichte“ für das Universum berechnet. Wenn seine wahre Dichte größer ist als ihre Berechnungen, wird sich die Expansion des Universums schließlich verlangsamen und sich schließlich umkehren, bis es kollabiert. Wenn die Dichte jedoch unter der kritischen Dichte liegt, wird sich das Universum für immer ausdehnen. [Mehr: Wie das Universum enden wird ]

Was war zuerst da, das Huhn … äh, die Galaxie oder die Sterne?
Das Universum nach dem Urknall bestand hauptsächlich aus Wasserstoff, mit ein wenig Helium als Ergänzung. Durch die Schwerkraft kollabierte der Wasserstoff nach innen und bildete Strukturen. Astronomen sind sich jedoch unsicher, ob die ersten massereichen Blobs einzelne Sterne bildeten, die später durch die Schwerkraft zusammenfielen, oder ob die Masse zu galaxiegroßen Klumpen zusammenkam, die später Sterne bildeten.

Zusätzliche Lektüre:

  • Sonderbericht: Geschichte & Zukunft des Kosmos

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