Physik compact, Basiswissen 8, Schulbuch

97 23.4 Entwicklung des Universums 3. Grenzfall: Die Gravitation ist gerade so stark, dass die Fluchtbewegung in unendlicher Zeit zum Still- stand kommt. Alle Galaxien bleiben relativ zu den an- deren im gleichen Abstand: Aufgrund der bisher beobachteten und berechneten Gesamtmasse des Universums neigte man dazu, an- zunehmen, dass die Gravitation zu schwach ist, umdie Expansion des Universums aufzuhalten. Ein noch un- gelöstes Problem stellen die dunkle Materie und die Gesamtmasse der imUniversum vorhandenen Neutri- nos dar. Die Ruhemasse eines Elektronneutrinos wird mit höchstens 10 eV angegeben. Mit der geschätzten Neutrinodichte scheint die Masse der Neutrinos nicht den zur Expansionsumkehr nötigen Beitrag zur Ge- samtmasse zu liefern. A1 Um die Rotation von Galaxien zu erklären wird nicht sichtbare („dunkle“) Materie benötigt. Versuche etwas über Beobachtungen und Theorien herauszu- finden! Beobachtungen weit entfernter Galaxien zeigen, dass die Expansion des Universums heute sogar beschleu- nigt abläuft. Diese Ergebnisse stimmen auch mit Un- tersuchungen der kosmischen Hintergrundstrahlung, beispielsweise mittels des WMAP-Satelliten überein. Als Ursache wird die sogenannte „Dunkle Energie“ angenommen, die eine antigravitative Wirkung hat. Schon Einstein hatte eine ähnliche Idee – die soge- nannte„kosmologischen Konstante“ – die er aber wie- der als„seine größte Eselei“ verwarf. Eine Abschätzung der benötigten „dunklen Ener- gie“ zeigt, dass diese das Universum dominiert (Abb. 97.4). A2 Erkundige dich nach dem aktuellen Stand der For- schung! Abb. 97.1 Am Ende der Zeit haben alle Galaxien einen gleich- bleibenden Abstand zueinander (Winkelsumme eines ,ebenen’ Dreiecks = 180°). aches Universum Abb. 97.2 Die Entwicklung des Universums in den Weltmodel- len von Friedmann. Beobachtungen deuten darauf hin, dass kein Modell zutrifft, sondern die Ausdehnung des Universums sogar beschleunigt erfolgt. Zeit Abstand zwischen zwei Galaxien Entstehung des Universums Gegenwart 2/3 von 1/ H 1/ H o enes Universum geschlossenes Universum Beobachtungsfenster Abb. 97.3 Die Astronomen Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt und Adam Riess bekamen 2011 den Nobelpreis für Physik. Im Rahmen des Supernova Cosmology Project stellten sie fest, dass die Expansion des Universum sich beschleunigt. Wenn man annimmt, dass die absolute Heiligkeit von Supernovae vom Typ I a immer gleich ist, kann man aus der Messung der relativen Helligkeit die Entfernung bestimmen. heute Zeit Ausdehnung des Universums weitest entfernte Supernova Abbremsung Beschleunigung Big Bang Abb. 97.4 95% des Universums ist uns (noch) unbekannt! Atome 4,6% Dunkle Energie 72% Dunkle Materie 23% Nur zu Prüfzweck n – Eigentum des Verlags öbv