Diskussion:Kosmologie

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Strukturbildung, Dunkle Materie und parallele Universen

Ein Punkt den ich in dem Artikel nicht gefunden habe sind Überlegungen zur Strukturbildung im Kosmos. Strukturbildung wird darüber erklärt, dass sich Materie von der Hintergrundexpansion auf Grund vorhandener kritischer Überdichte abkoppelt und gegebenenfalls kollabiert. Dabei endet sie nicht zwangsläufig in einem Schwarzen Loch, durch Anwendung des Virialsatzes werden finale Gleichgewichtszustände der Materie beschrieben. Ausgangspunkt ist die Annahme von zufälligen Dichteschwankungen zu Urzeiten des Kosmos, die im Laufe der Zeit grossräumige Strukturen bilden können.

Ich habe zu diesem Thema meine Diplomarbeit in Physik am Max Planck Institut für Astrophysik geschrieben, allerdings gab es Abweichungen der berechneten von den beobachteten Strukturen

Neuere Beobachtungen (siehe Spektrum der Wissenschaft, Juli 2004) gehen davon aus, dass nach dem Urknall die Expansion des Universums zunächst gebremst, dann aber nach einem bestimmten Zeitpunkt wieder beschleunigt wurde. Als Ursache hierfür betrachtet man dunkle Energie. Diese Energie soll sich dadurch auszeichnen, dass sie eine negative Druckkomponente hat (der Druck hat physikalisch die Dimension einer Energiedichte), die die Massen-Energie-Dichte (betragsmäßig) übersteigt. Damit würde der Energie-Impuls-Tensor der Einsteinschen Feldgleichungen eine repulsive Gravitationskraft bewirken, so dass man die beobachtete Expansion auf die Gravitationstheorie zurückführen könnte. Vielleicht kennt sich jemand mit dieser Thematik aus? Ich zitiere momentan nur populärwissenschaftliche Veröffentlichungen.

Ein anderere Thematik, die mir aufgefallen ist, behandelt parallele Universen. In manchen Veröffentlichungen wird davon ausgegangen, dass sich in einem unendlich ausgedehnten Universum alle Strukturen irgendwann einmal wiederholen müssen, und das Universum scheint unendlich ausgedehnt zu sein. WoSa

Nichtstandard-Kosmologie

Es gibt neben der Steady-State-Theorie noch eine weitere Nichtstandard-Theorie, die ernsthafter diskutiert wurde (vor ca. 20 Jahren), genannt Plasmakosmologie. Nach aktuellen Messergebnissen wird zwar allgemein nicht mehr daran geglaubt, aber ich finde, sie hätte in diesem Artikel doch Erwähnung verdient. Es gibt einen ganz guten Artikel in der en.wikipedia. Vielleicht macht sich mal jemand darum verdient...

Durch SpiegelWissenschaft wurde ich auf eine neue Theorie aufmerksam gemacht: "| Raum-Zeit-Wellen". Ich meine das als Hinweis für fachkundige Autoren hier. forrudi (land-cd.ch)

SpiegelWissenschaft ist nicht gerade eine erstklassige Quelle für enzyklopädische Artikel. Lies das Originalpapier http://arxiv.org/PS_cache/hep-th/pdf/0503/0503117.pdf und fasse es in einem Artikel zusammen wenn es Dir wichtig genug erscheint. Ehrlich gesagt werden aber jedes Jahr Hunderte von origenellen Ideen über den Preprint-Server veröffentlicht und nur selten redet man in fünf Jahren von ihnen. Das ΛCDM-Modell ist geradezu spektakulär erfolgreich in den Übereinstimmungen mit den Messungen, es deshalb aus theorie-ästhetischen Gründen verwerfen zu wollen ist ziemlich gewagt. --Pjacobi 22:27, 21. Apr 2005 (CEST)

Anthropisches Prinzip

Die Definition auf dieser Seite weicht von der auf der verlinkten Wikipedia-Seite fundamental ab. Einmal geh es darum, nach welchem Prinzip eine Theorie erstellt werden darf, im anderen Fall (und m.W. nach richtiger) darum, wie erklärt wird, daß das Universum für uns passende Lebensbedingungen hervorgebracht hat (weil es uns sonst nicht gäbe und wir nicht darüber rätseln könnten). Bitte mal überprüfen und ggf. verbessern. Ich tu's nicht, denn meine Ergänzungen in der Wikipedia werden ja immer nur bei der Sichtung ohne Begründung verworfen... -- 85.181.232.113 14:57, 11. Nov. 2011 (CET)

Bildbeschriftung

"Die Aufnahme Hubble Ultra Deep Field zeigt Galaxien verschiedenen Alters, Größe, Form. Die kleinsten, rotesten Galaxien, gehören zu den am weitesten entfernten derzeit bekannten Galaxien. Diese Galaxien sind in einem Stadium zu sehen als das Universum 800 Millionen Jahre alt war." Woher stammt eigentlich diese Bildbeschriftung? --Neitram 14:01, 18. Mai 2012 (CEST)

Ausdehnung des Weltalls

Dass Hubble die "Ausdehnung des Weltalls nachweisen konnte" ist Unsinn! Er zog es nur als eine mögliche Interpretation in Betracht. Diese "Doppler-Interpretation" lehnte Hubble später endgültig als zu problematisch ab. Auch die "Inflation" des Raums widerspricht der Relativitätstheorie. Heute ist experimentell nachgewiesen, dass Gravitation den Weg des Lichts beeinflusst, daher ist es mitnichten "erwiesen", dass die Rotverschiebung eine Ausdehnung des Weltalls beweist. (nicht signierter Beitrag von 213.196.255.101 (Diskussion) 17:46, 27. Dez. 2012 (CET))

2015 Abschnitt Problem-Informationsverlust problematisch

persönliche Betrachtungen eines einzelnen Autors sind als solche zu kennzeichnen und nicht als objektive Wahrheit darzustellen, siehe WP-Regeln --91.34.209.236 12:50, 15. Jan. 2015 (CET)

Kosmologische Zeitskala?

Es gibt ja Geologische Zeitskala. So etwas wie eine Kosmologische Zeitskala fehlt. Es ist zwar schon etwas aufgelistet, aber ein wenig detaillierter könnte es schon sein. Vor allem der Zeitraum ab 3 Minuten, lässt sich der noch weiter unterteilen? Mir fehlt die Zeit zwischen vor 13,8 Milliarden Jahren und 4,6 Milliarden Jahren. --Diwas (Diskussion) 03:26, 23. Apr. 2015 (CEST)

Forschungsgeschichte

anstatt nochmal am kosmologischen Rad zu drehen, die Forschungsgeschichte steht schon wesentlich entschwurbelter hier

(nur noch einpflegen?)

In der Antike hatten vor allem die heute verlorenen vorsokratischen Naturphilosophen Theorien zum Urknall entwickelt, die bereits in Grundzügen modernen Erkenntnissen nahekamen. Insbesondere die Lehren zur Entstehung des Universums von Anaxagoras im 5. Jahrhundert v. Chr., laut dem das Weltall expandiert, werden in der modernen Forschung häufig in Zusammenhang mit dem Big Bang gebracht.

Als Begründer der Urknalltheorie gilt der belgische Theologe und Physiker Georges Lemaître, der 1931 für den heißen Anfangszustand des Universums die Ausdrücke „primordiales Atom“ oder „Uratom“, später auch „kosmisches Ei“ verwendete. Die englische Bezeichnung Big Bang (wörtlich ‚Großer Knall‘) wurde von Fred Hoyle geprägt. Hoyle vertrat die Steady-State-Theorie und wollte mit der Wortwahl Big Bang das Bild eines expandierenden Universums, das scheinbar aus dem Nichts entsteht, unglaubwürdig erscheinen lassen. Die Steady-State-Theorie verlor in den 1960er Jahren an Zustimmung, als die Urknalltheorie durch astronomische Beobachtungen zunehmend bestätigt wurde.

Die Voraussetzung für die moderne Kosmologie und damit auch für die Urknall-Modelle bildet die 1915 von Albert Einstein publizierte allgemeine Relativitätstheorie. 1922 legte Alexander Friedmann mit seiner Beschreibung des expandierenden Universums den Grundstein für die Urknall-Modelle. Obwohl Einstein anerkannte, dass sein Modell mit den Feldgleichungen verträglich war, wurde Friedmanns Arbeit zunächst kaum diskutiert, da keine astronomischen Beobachtungen auf eine Expansion des Universums hindeuteten und daher statische kosmologische Modelle bevorzugt wurden, auch von Einstein selbst. Lemaître entwickelte 1927 Friedmanns Modell unabhängig von diesem erneut und führte es weiter zu einer ersten Urknalltheorie, der zufolge das Universum aus einem einzigen Teilchen, dem „Uratom“ hervorgegangen sei. Er leitete als Folge der Expansion des Universums bereits eine Proportionalität von Entfernung und Fluchtgeschwindigkeit stellarer Objekte her. Allerdings wurde auch diese Arbeit wenig beachtet.

1929 entdeckte Edwin Hubble durch Entfernungsmessungen an Cepheiden in Galaxien außerhalb der Milchstraße, dass die Rotverschiebung der Galaxien zu ihrer Entfernung proportional ist. Diesen Befund, der heute Hubble-Gesetz genannt wird, erklärte er durch den Dopplereffekt als Folge einer Expansion des Universums. Hubble bestätigte damit Lemaîtres Vorhersage, allerdings war ihm diese nicht bekannt und er bezieht sich in seinen Schriften nicht darauf. 1935 bewiesen Howard P. Robertson und Arthur Geoffrey Walker schließlich, dass die Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker-Metriken unabhängig vom Materiemodell die einzigen Metriken sind, die mit dem kosmologischen Prinzip verträglich sind.

1948 entwickelten Ralph Alpher, George Gamow und Robert Herman eine Theorie von der Entstehung des Kosmos aus einem heißen Anfangszustand. Im Rahmen dieser Theorie sagten sie sowohl die Häufigkeit von Helium im frühen Universum als auch die Existenz einer kosmischen Hintergrundstrahlung mit Schwarzkörperspektrum vorher. Für die heutige Temperatur der Hintergrundstrahlung gaben sie verschiedene Schätzungen im Bereich von 5 K bis 50 K. Arno Penzias und Robert Woodrow Wilson entdeckten 1964 unbeabsichtigt die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung. Da sie nur auf zwei Frequenzen maßen, konnten sie nicht feststellen, dass die Strahlung ein Schwarzkörperspektrum hat. Dies wurde durch weitere Messungen in den folgenden Jahren bestätigt und die Temperatur wurde mit 3 K gemessen. 1967 sagten Rainer K. Sachs und Arthur M. Wolfe Temperaturfluktuationen der kosmischen Hintergrundstrahlung vorher. Dieser Effekt wird nach ihnen als Sachs-Wolfe-Effekt bezeichnet.

Stephen Hawking und Roger Penrose zeigten 1965 bis 1969 mathematisch, dass sich die immer noch bezweifelten ultra-dichten Zustände am Beginn der Zeit unter den Voraussetzungen „Gültigkeit der Allgemeinen Relativitätstheorie“ und „expandierendes Universum“ zwingend ergeben.

Um den extrem homogenen und isotropen Anfangszustand des beobachtbaren Universums zu erklären, der aus der Isotropie der kosmischen Hintergrundstrahlung gefolgert wird, schlug Roger Penrose 1979 die Weylkrümmungshypothese vor. Diese Hypothese liefert auch eine Erklärung für den Ursprung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik. Als konkurrierende Hypothese zur Erklärung der Homogenität und Isotropie des frühen Universums und zur Lösung des Horizont-Problems entwickelte Alan Guth 1981 die Theorie des inflationären Universums, die eine Phase sehr schneller Expansion in der Frühphase des Universums postuliert. Die Theorie des inflationären Universums wurde später von Andrei Linde und anderen weiter entwickelt und konnte sich schließlich als Erklärungsmodell durchsetzen.

Valerie de Lapparent, Margaret Geller und John Huchra entdeckten 1986 die Anordnung von Galaxienhaufen in wandartigen Strukturen, die wiederum großskalige, blasenartige Leerräume (Voids) umschließen. Durch die Satelliten COBE (1989–1993), WMAP (2001–2010) und Planck (2009–2013) wurde die kosmische Hintergrundstrahlung mit erheblicher Genauigkeit vermessen. Dabei wurden die Fluktuationen der Hintergrundstrahlung entdeckt und ihr Spektrum vermessen, womit die Vorhersage von Sachs und Wolfe bestätigt wurde. Die Messergebnisse dieser Satelliten in Verbindung mit Entfernungsmessungen gestatteten eine genauere Bestimmung kosmologischer Parameter, die Hinweise auf ein beschleunigt expandierendes Universum ergeben.