In der Erzählung klingt es immer so einfach: Unser Universum ist durch einen gewaltigen Knall aus dem Nichts heraus entstanden. Die Theorie vom Urknall besagt jedoch was anderes. Die Zeit davor scheint unvorstellbar, weil das Nichts eben nichts ist.
In einem Moment der Singularität sollen Zeit, Raum und Materie entstanden sein.
Was war der Urknall und gab es ihn überhaupt?
Die Urknalltheorie besagt, dass Zeit, Raum und Materie aus dem Nichts entstanden sind. Was war davor und wie kam es dazu?
Die Theorie vom Urknall: Alles oder nichts
Dass es einen großen „Big Bang“ gegeben habe, aus dem unser gesamtes Universum entstanden ist, betrachten Wissenschaftler:innen bereits kritisch. Dennoch bezeichnet die Astronomie die Entstehung von Zeit, Raum und Materie in der Theorie als Urknall.
Anders können wir uns dieses Phänomen vermutlich gar nicht herleiten. Es muss etwas passiert sein, und das ziemlich plötzlich.
Davor habe ein Zustand vorgeherrscht, den sich kein Menschen auch nur annährend vorstellen kann:
Das Nichts.
In dem alle Masse auf einem unendlich kleinen Punkt unendlich heiß komprimiert war.
Die Begründer der Urknalltheorie Georges Lemaître und Alexander Friedmann sprachen sich noch für ein „Uratom“ oder dem „primondialen Atom“ aus, als für ein vorweltliches Atom.
Aus diesem Urkern sei das Universum entstand.
Der Urknall: Die Theorie vom expandierendem Universum
Tatsächlich können Astronomen bis zum heutigen Tag das Hintergrundrauschen des kosmischen Urereignisses hören. 1964 lauschten die Astronomen Arno Penzias und Robert Woodrow Wilson durch ihre seltsam anmutende Hornstrahler-Antenne ins Universum.
Gebaut war die gigantische Ohrmuschel, um künstliche Satelliten in der erdnahen Umlaufbahn zu erfassen.
Anstatt auf Satteliten stießen Penzias und Wilson durch die feine Antenne auf etwas, das sie am Anfang als Störsignal identifizierten. Später stellten beide fest, dass sie die kosmische Hintergrundstrahlung detektiert hatten, den Urknall.
Der Theorie nach dehnt sich das Universum seit dem Urknall immer weiter aus. Von einem Punkt der unendlichen Dichte hat sich das Universum so über die vergangenen 14 Milliarden Jahre zu jenem gigantischen Kosmos aufgebläht, in dem wir uns so verloren vorkommen.
Seit dem Urknall nimmt das Universum an Fahrt auf
Das Universum entstand aus einem Punkt unendlicher Dichte heraus. Seitdem expandiert es. Wissenschaftler:innen gingen noch bis vor kurzem davon, aus, dass diese Expansion stets gleichbleibend sei. Die Hypothese wird auch als Hubble-Konstante bezeichnet.
Ausgerechnet mithilfe des Hubble-Weltraumteleskops wurde die Theorie jedoch widerlegt. Abstandsmessungen zwischen den Galaxien zeigten, dass sich diese unterschiedlich schnell von- oder aufeinander zubewegen. Die Messungen verrieten jedoch auch, dass sich manche Galaxien immer schneller von der Milchstraße entfernen.
Im Umkehrschluss würde das bedeuten, dass sich das Universum immer schneller ausdehnt. Manche Astronomen gehen sogar davon aus, dass eine solche exponentiell beschleunigte Ausdehnung alle Sterne, Planeten, Galaxien und sogar Moleküle zerreißen könnte.
Was das Hubble-Weltraumteleskop außerdem noch ermöglicht, ist eine Zeitreise in die entfernteste Vergangenheit unseres Universum. Anhand der der Spektraldaten des Lichts können Rückschlüsse auf die Theorie des Urknalls gezogen werden. Somit können Astronomen bis in die Anfänge unseres Universums hineinblicken.
Das geschah direkt nach dem Big Bang
Doch egal ob großer knall oder plötzliches Auffalten eines dreidimensionalen Raums:
Die Zeit kurz nach dem Urknall wurde durch extreme Zustände geprägt.
Der Theorie nach soll das Universum kurz nach dem Big Bang 10 Billionen Grad heiß gewesen sein. In Sekundenbruchteilen bildeten sich Elementarteilchen wie Quarks und Gluonen. Kurz darauf entstanden Protonen und Neutronen.
Als das frühe Universum nur noch 2.700 Grad heiß ist, bilden sich Wasserstoff-, Helium- und Lithiumatome. Nach 100 bis 200 Millionen Jahren entstehen die ersten Staubwolken in denen sich Sterne entzünden. Das Universum, so wie wir es kennen, nimmt Gestalt an.
Am Ende spielt es vermutlich gar keine Rolle, welche Theorie zum Urknall die Richtige ist. Allein dass das Universum aus dem Nichts entstanden sei, klingt so verrückt, dass die physikalische Bedeutung des Wie fast schon in den Hintergrund tritt. Auf der Suche nach dem Warum gibt es einige Forschende, die bereits glauben, es gebe auch andere Universen. Der Urknall würde dann zum kosmischen Gefüge gehören wie die Sterne am Firmament.
Quellen: Physikalische Fakultät Karlsruhe, eigene Recherche