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Big Bang - Online

Big Bang 8 NEU

„Es gibt eine Theorie, die besagt, wenn jemals irgendwer genau herausfindet, wozu das Universum da ist und warum es da ist, dann verschwindet es auf der Stelle und wird durch noch etwas Bizarreres und Unbegreiflicheres ersetzt. - Es gibt eine andere Theorie, nach der das schon passiert ist.“ - Douglas Adams in „Das Restaurant am Ende des Universums“ Schon immer hat die Menschheit die Frage fasziniert, wie das Universum „funktioniert“. Seit Jahrtausenden suchen viele kluge Köpfe nach Antworten auf die wirklich großen Fragen, etwa wie das Universum begonnen hat, wie es enden wird, wenn es überhaupt enden wird, und ob der Kosmos endlich ist oder nicht. Die Wissenschaft, die diese Fragen klären möchte, nennt man Kosmologie. Wissenschaftler aus Astronomie, Astrophysik, Kern- und Elementarteilchenphysik arbeiten dabei zusammen, um einen Blick hinter die Kulissen des Universums zu erhaschen. Einiges scheint bereits geklärt zu sein, aber viele Fragen sind noch offen.

Kapitel 49 Einführung in die Kosmologie

Vertiefung und Kompetenzüberprüfung

Ergänzende Aufgaben und Lösungen für dieses Kapitel von Martin Apolin. Alle ergänzenden Aufgaben und Lösungen auf einen Blick findet man auf der Startseite Online unter dem Punkt „Vertiefung und Kompetenzüberprüfung“.

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Maturafragen

Kompetenzorientierte Maturafragen für dieses Kapitel von Martin Apolin. Alle Maturafragen auf einen Blick findet man auf der Startseite Online unter dem Punkt Matura und Co.

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Seite 98

Einmal Universum und zurück. Link zu einer Bildershow auf standard.at, die bei der Erde beginnt um an Rande des Universums endet.

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Seite 98

Ein Mensch steckt den Kopf durch die Himmelsphäre und blickt gewissermaßen hinter die Kulissen des Kosmos (Abb. 49.1).

Holzstich aus dem Flammarion von 1888, Kolorit Hugo Heikenwaelder

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Seite 99

Galaxien haben viele Absorptionslinien. Hier ist schematisch die Verschiebung einer dieser Linien bei verschiedenen Geschwindigkeiten dargestellt (a kleine, c große Geschwindigkeit; Abb. 49.5)

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Seite 99

Im Großen gesehen entfernen sich die Galaxien voneinander. Weil sich diese aber auch relativ zum Raum bewegen, kann es trotzdem zu Kollisionen kommen. In dieser spekulativen Simulation verpassen sich die Milchstraße und der Andromedanebel (M 31) um 60 000 Lichtjahre – ohne zunächst zu kollidieren. Aber die komplexen Gravitationskräfte zwischen den einzelnen Teilen der Galaxien verzerren die Sterninseln und bringen Gezeitenbrücken und -schweife hervor. Das führt dazu, dass sich die beiden Spiralen im nächsten Umlauf durchdringen und letztendlich eine einzelne, große, elliptische Galaxie.

© John Dubinski, Quelle: http://www.galaxydynamics.org

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Seite 99

Aus der Beziehung zwischen Geschwindigkeit und Abstand der Galaxien kann man das Hubble-Gesetz und die Hubble-Konstante ableiten (Abb. 49.6).

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Seite 100

Die technische Entwicklung in der Messung der Hintergrundstrahlung

Quelle: NASA

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Seite 100

Temperaturschwankungen in der Hintergrundstrahlung, aufgenommen durch den Satelliten COBE (Mission 1989 –1993).

Quelle: NASA

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Seite 100

Unsere Erde bewegt sich mit 600 km/s relativ zur Hintergrundstrahlung. Das führt zur Rot- und Blauverschiebungen, die korrigiert werden müssen, um die tatsächlichen Temperaturen zu erhalten.

Quelle: NASA

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Seite 101

Wilson und Penzias vor der Antenne, mit der sie zufällig die Hintergrundstrahlung entdeckten (Abb. 49.9).

Quelle: U.S. Federal Government

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Seite 101

Entstehung der Elemente nach dem Big Bang. Nach etwa drei Minuten bleiben die Verhältnisse gleich. Nur radioaktive Elemente und die freien Neutronen zerfallen (Abb. 49.10).

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Seite 102

Die Galaxien breiten sich nicht im Raum aus (a), der Raum selbst breitet sich aus.

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Seite 102

Die Entwicklung des Universums vom Urknall bis heute (Abb. 49.13)

Quelle: NASA, Nachbearbeitung: Martin Apolin

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Seite 103

Bild der Flamme eines Streichholzes. Im Inneren der Flamme liegt ein Plasma vor. Der scharfe Übergang vom leuchtenden Plasma der Flamme zum durchsichtigen Gas der Umgebung kann mit dem Aufklaren im frühen Universum verglichen werden. (Abb. 49.15)

Foto: Sebastian Ritter

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Seite 104

Die Physik gibt keinerlei Aufschluss darüber, was vor dem Urknall war (Abb. 49.16). Es könnte auch so gewesen sein.

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Seite 106

In dieser Animation fliegen wir knapp 14 Milliarden Jahren lang durch eine Simulation von 130 Millionen Teilchen dunkler Materie. Diese sind leuchtend dargestellt. Zu Beginn sind diese Teilchen noch gleichmäßig angeordnet. Mit der Zeit bilden sich aber durch den Kollaps der Dichteschwankungen erste Strukturen. Diese vermischen sich mit anderen Strukturen und wachsen zum Schluss zu den dunklen Halos heran, die die Galaxien umgeben.

© John Dubinski, Quelle: http://www.galaxydynamics.org

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Seite 108

Gemessene und berechnete Bahngeschwindigkeit der Sterne in der Galaxis NGC 3198 (Abb. 49.26).

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Seite 108

Die Galaxis NGC 3198, an der die Messungen in Abb. 49.26 durchgeführt wurden.

Quelle: NASA

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Seite 108

Die Galaxis NGC 3198, an der die Messungen in Abb. 49.26 durchgeführt wurden.

Quelle: NASA

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Seite 109

Gravitationslinse: Die Verzerrung des Lichts einer entfernten Galaxie durch Gravitationslinsen. Aus der Verzerrung lässt auf die Größe der dunklen Materie rückschließen.

Quelle: NASA

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Seite 109

Simulation des Zusammenstoßes im Bullet-Cluster (Video, 0,6 MB)

NASA, CXC, M. Weiss

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Seite 109

Der Bullet-Cluster ist ein großer Galaxienhaufen, der von einem kleinen durchquert wurde. Dabei trennte sich die normale Materie (purpur) von der dunkeln Materie (blau). Die Farben sind das Ergebnis einer Simulation und nicht real. (Abb. 49.28)

Quelle: NASA)

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Seite 110

Expansion eines flachen Universums nach dem Standardmodell und nach dem korrigierten Modell mit dunkler Energie (Abb. 49.31).

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Seite 110

Die Scheibengalaxis NGC 5866, 50 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt.

Quelle: NASA

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Seite 110

Die Spiralgalaxis NGC 1300, 69 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt, aufgenommen mit dem Hubble-Teleskop.

Quelle: NASA

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