Das Universum ist gefüllt mit Milliarden von Galaxien und Billionen von Sternen sowie einer nahezu unzähligen Anzahl von Planeten, Monden, Asteroiden, Kometen und Staub- und Gaswolken, die alle in der Weite des Weltraums wirbeln .
Aber wenn wir hineinzoomen, was sind die Bausteine dieser Himmelskörper und woher kommen sie?
Wasserstoff ist am häufigsten Element im Universum gefunden, gefolgt von Helium; zusammen bilden sie fast alle gewöhnliche Materie. Dies macht jedoch nur einen winzigen Teil des Universums aus – etwa 5%. Der Rest besteht aus Dingen, die nicht gesehen und nur indirekt nachgewiesen werden können.
Meistens Wasserstoff
Alles begann mit einem Urknall vor etwa 13,8 Milliarden Jahren. Als sich ultraheiße und dicht gepackte Materie plötzlich und schnell in alle Richtungen gleichzeitig ausdehnte. Millisekunden später war das neugeborene Universum eine wogende Masse von Neutronen, Protonen, Elektronen, Photonen und anderen subatomaren Teilchen, die sich bei etwa 100 Milliarden Grad Kelvin bewegten an die NASA.
Jedes Stück Materie, aus dem alle bekannten Elemente des Periodensystems bestehen – und jedes Objekt im Universum, von Schwarzen Löchern über massive Sterne bis hin zu Flecken von Weltraumstaub – wurde während des Großen geschaffen Bang, sagte Neta Bahcall, Professorin für Astronomie am Department of Astrophysical Sciences der Princeton University in New Jersey.
„Wir kennen nicht einmal die Gesetze der Physik, die dies tun würden.“ haben in einer so heißen, dichten Umgebung existiert „, sagte Bahcall zu Live Science.
Ungefähr 100 Sekunden nach dem Bi g Bang, die Temperatur fiel auf immer noch brodelnde 1 Milliarde Grad Kelvin. Etwa 380.000 Jahre später hatte sich das Universum so weit abgekühlt, dass Protonen und Neutronen zusammenkommen und Lithium, Helium und das Wasserstoffisotop Deuterium bilden konnten, während freie Elektronen zur Bildung neutraler Atome eingefangen wurden.
Weil es im frühen Universum so viele Protonen gab, wurde Wasserstoff – das leichteste Element mit nur einem Proton und einem Neutron – zum am häufigsten vorkommenden Element und machte fast 95% des Universums aus. “ Laut NASA sind fast 5% der Atome des Universums Helium. Dann, ungefähr 200 Millionen Jahre nach dem Urknall, bildeten und produzierten die ersten Sterne den Rest der Elemente, die einen Bruchteil der verbleibenden 1% aller gewöhnlichen Materie im Universum ausmachen.
Unsichtbare Teilchen
Während des Urknalls wurde etwas anderes geschaffen: Dunkle Materie. „Aber wir können nicht sagen, wie es aussah, weil wir diese Partikel nicht entdeckt haben“, sagte Bahcall gegenüber Live Science.
Dunkle Materie kann noch nicht direkt beobachtet werden, aber ihre Fingerabdrücke bleiben erhalten im ersten Licht des Universums oder in der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung (CMB) als winzige Schwankungen der Strahlung, sagte Bahcall. Wissenschaftler schlugen erstmals in den 1930er Jahren die Existenz dunkler Materie vor und stellten die Theorie auf, dass der unsichtbare Zug der dunklen Materie das sein muss, was sich schnell bewegende Galaxienhaufen zusammenhält. Jahrzehnte später, in den 1970er Jahren, fand die amerikanische Astronomin Vera Rubin indirektere Hinweise auf dunkle Materie in die schneller als erwarteten Rotationsraten von Sternen.
Basierend auf Rubins Befunden berechneten Astrophysiker, dass dunkle Materie – obwohl sie nicht gesehen oder gemessen werden konnte – einen signifikanten Teil der ausmachen muss Universum. Vor etwa 20 Jahren entdeckten Wissenschaftler, dass das Universum etwas noch Seltsameres als dunkle Materie enthielt: dunkle Energie, von der angenommen wird, dass sie wesentlich häufiger vorkommt als Materie oder dunkle Materie.
Eine unwiderstehliche Kraft
Die Entdeckung der Dunklen Energie kam zustande, weil sich Wissenschaftler fragten, ob es genug Dunkle Materie im Universum gibt, um zu bewirken, dass sich die Expansion ausbreitet oder die Richtung umkehrt, wodurch das Universum in sich selbst zusammenbricht.
Und siehe da, als ein Forscherteam dies Ende der neunziger Jahre untersuchte, stellten sie fest, dass das Universum nicht nur nicht in sich zusammenbrach, sondern sich immer schneller nach außen ausdehnte. Die Gruppe stellte fest, dass eine unbekannte Kraft – dunkle Energie genannt – in der scheinbaren Leere des Weltraums gegen das Universum drückte und dessen Impuls beschleunigte; Die Ergebnisse der Wissenschaftler brachten den Physikern Adam Riess, Brian Schmidt und Saul Perlmutter 2011 den Nobelpreis für Physik ein.
Modelle der Kraft, die zur Erklärung der beschleunigten Expansionsrate des Universums erforderlich sind, legen nahe, dass dunkle Energie aufgeholt werden muss zwischen 70% und 75% des Universums. Dunkle Materie macht mittlerweile etwa 20% bis 25% aus, während die sogenannte gewöhnliche Materie – das, was wir tatsächlich sehen können – schätzungsweise weniger als 5% des Universums ausmacht, sagte Bahcall.
Angesichts der Tatsache, dass dunkle Energie etwa drei Viertel des Universums ausmacht, ist es wohl die größte Herausforderung für Wissenschaftler, den Astrophysiker Mario Livio, der heute am Space Telescope Science Institute der Johns Hopkins University in Baltimore arbeitet. Maryland, sagte gegenüber der Live Science-Schwesterseite Space.com im Jahr 2018.
„Während dunkle Energie in der Vergangenheit keine große Rolle in der Evolution des Universums gespielt hat, wird sie die dominierende Rolle in der Evolution von spielen die Zukunft „, sagte Livio. „Das Schicksal des Universums hängt von der Natur der dunklen Energie ab.“
- Jenseits von Higgs: 5 schwer fassbare Teilchen, die in der lauern können Universum
- 11 faszinierende Fakten über unsere Milchstraßengalaxie
- Die 11 größten unbeantworteten Fragen zur Dunklen Materie
Ursprünglich auf Live Science veröffentlicht.