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Diskussion:Urknall

2015-10-15T18:34:46Z

201.54.129.41: Neuer Abschnitt /* Fügen Sie diese in dem Artikel */

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== Review Juli-September 2011 ==
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''Der Urknall ist nach dem Standardmodell der Kosmologie der Beginn des Universums. Im Rahmen der Urknalltheorie wird auch das frühe Universum beschrieben, das heißt, die zeitliche Entwicklung des Universums nach dem Urknall.''

Ein sehr alter Lesenswerter, den ich überarbeitet habe, weil er mir nach heutigen Ansprüchen nicht mehr lesenswert erschien. Minimalziel ist, den Lesenswert-Status zu bestätigen. Wenn möglich wäre es nicht schlecht Exzellenz anzupeilen. Bei kurzen Kommentaren der Physikredaktion sind ein paar Punkte bereits angeschnitten worden, ein paar mögliche Aufhänger für Kommentare habe ich selbst. Hier also Orientierungshilfe zwei Punkte als mögliche Aufhänger:
*Mir scheint, dass die Forschungsgeschichte mindestens teilweise redundant zum restlichen Artikeltext ist. Wäre es sinnvoll, Bezugnahmen auf die Forschungsgeschichte aus dem restlichen Artikel rauszunehmen, oder sollte umgekehrt die Forschungsgeschichte in den Artikel aufgelöst werden oder sind Redundanzen in gewissem Maße verkraftbar?
*Es waren als Kritikpunkte zu viele distanzierende Formulierungen und zu wenige Einzelnachweise angesprochen worden. Konkretisierung, z.B. durch getarnte Hinweise im Artikeltext sind auch hier erwünscht.

Insbesondere nehme ich gern auch Kommentare von Laien entgegen, schließlich sollte ein ausgezeichneter Artikel so laienkompatibel wie möglich sein. -- [[Benutzer:Ben-Oni|Ben-Oni]] 19:14, 4. Jul. 2011 (CEST)

:hei, ich bin ein interessierter Laie, der Astrophysik total spannend findet
* Einleitung: warum nicht schreiben, dass man einfach nicht weiß, wie die Gravitation sich unter den extremen Verhältnissen des frühen Universums verhält, kurzen Verweis auf die Vereinheitlichungstheoriebemühungen
* Plancksche Dichte-da könnte man dann auch den Begriff der Planckschen Mauer einführen um deutlich zu machen, dass dahinter die Spekulationen beginnen, da die Gesetze der Naturwissenschaft da enden.
* Naive Extrapolation könnte erklärt werden
* Anfang erster Teil: ..dauerhaft ausdehnen, müsste relativiert werden, da es auch andere Theorien gibt--[[Spezial:Beiträge/217.50.47.138|217.50.47.138]] 21:14, 4. Jul. 2011 (CEST)

Hallo, eine Kleinigkeit zur Einleitung: Ist es eigentlich notwendig bzw. sinnvoll die Ansicht von Carl Friedrich von Weizsäcker aufzugreifen? Es handelt sich dabei immerhin um eine Einzelmeinung, die im Verlauf des Artikels aufgegriffen werden kann, aber nicht unbedingt einleitend Erwähnung finden muss. Gruß. --[[Benutzer:Lipstar|Lipstar]] 15:30, 19. Jul. 2011 (CEST)

:Meiner Meinung nach ist das nicht unbedingt erforderlich. Ein Kapitel zur philosophischen Rezeption wäre wohl sehr angebracht, aber leider geht mir da völlig die Fachkompetenz ab. Ich werde den Satz vorläufig mal entfernen. -- [[Benutzer:Ben-Oni|Ben-Oni]] 19:16, 27. Jul. 2011 (CEST)

::Hallo, also das hat jetzt weniger mit den noch zu besprechenden dingen zu tun, aber wie wäre es wenn man noch ein paar schöne Bilder einfügt(bitte nicht lachen:))? Vor allem das Bild das gleich am Anfang kommt find ich nicht so schön, da gibts ne Menge toller Bilder, von denen weiß ich leider nicht ob man sie benutzen darf, aber könnte sein ! gruß--[[Benutzer:Lexikon-Duff|Lexikon-Duff]] 16:53, 31. Jul. 2011 (CEST)

:::Ja stimmt, das Bilderproblem sehe ich auch. Mir scheint, dass auch [https://secure.wikimedia.org/wikipedia/commons/wiki/Category:Big_bang auf Commons] leider nicht so viel los ist. -- [[Benutzer:Ben-Oni|Ben-Oni]] 19:39, 19. Aug. 2011 (CEST)
----
Ich habe das Review beendet. Fazit: Ich sehe zwei Schwächen des Artikels, die ich derzeit nicht zu beheben weiß: Es bräuchte ein Kapitel zur philosophischen Rezeption und es bräuchte ordentliche Bilder. -- [[Benutzer:Ben-Oni|Ben-Oni]] 14:30, 9. Sep. 2011 (CEST)

== Mehr zur Entwicklung der Theorie, Kritik und Alternativmodelle ==

Nachdem der Abschnitt eins drüber ein Thema angeschnitten hat, das m.E. noch nicht beendet ist, aber nun der Abschnitt archiviert werden soll, mach ich halt selbst einen neuen Abschnitt auf und zieh das Wichtige heraus. Also: es wurde bemängelt, dass der Artikel zwar im Moment detailliert auf das heutige Urknallmodell eingeht, aber äußerst mager ist, was dessen sicherlich sehr spannende Entwicklungsgeschichte angeht, sowie historisch diskutierte Varianten und Alternativmodelle. Als Anregung für einen Ausbau lohnt sich vielleicht der Blick nach [[:en:History of the Big Bang theory]] und [[:en:Timeline of cosmological theories]]; außerdem findet sich zur Vorantreibung und Unterstützung des Urknallmodells von Vertretern des Christentums einiges im Artikel [[Georges Lemaître]]. --[[Benutzer:Neitram|Neitram]] [[Benutzer_Diskussion:Neitram|✉]] 11:47, 5. Dez. 2013 (CET)

:Alternativmodelle siehe [[Kosmologie]]. --[[Benutzer:Rainald62|Rainald62]] ([[Benutzer Diskussion:Rainald62|Diskussion]]) 12:23, 29. Aug. 2015 (CEST)

== Lautschrift oder Linkfehler? ==

Da steht:"Der Urknall (Aussprache: [ˈʔuːɐ̯ˌknal]" Das Wort Aussprache ist verlinkt zu [[Liste_der_IPA-Zeichen|Liste der IPA-Zeichen]], worin das Zeichen nach dem u: ein kopfstehendes ă gar nicht vorkommt. --[[Spezial:Beiträge/91.34.201.116|91.34.201.116]] 01:25, 25. Apr. 2014 (CEST)

== Urknall THEORIE ==

Ich möchte nur mal anmerken dass, der Urknall nur eine Theorie ist. Es gibt nämlich keine Beweise, oder war einer von euch dabei als das Universum entstanden ist? Wissenschaftler haben einfach versucht alles mögliche irgendwie zu erklären. Ihr müsst doch zugeben dass es unglaubwürdig klingt das das nichts einfach zum Universum wurde. Und es sollte am Anfang vom Artikel wenigstens geschrieben werden: „Die Urknall-Theorie erklärt wie das Universum entstanden sein könnte, Religion besagt das das Universum von Gott geschaffen wurde. Somit widersprechen sich Religion und moderne Wissenschaftstheorien.” Oder irgendwie in der Art halt. Ich glaub dann sind alle zufrieden... hoffentlich --[[Spezial:Beiträge/95.187.25.98|95.187.25.98]] 16:36, 17. Mär. 2015 (CET)

: Nichts gibt s nicht. Glaub ich. Und die Urknall-Theorie besagt nicht, daß GOTT das Universum nicht aus einer Singularität erschaffen hat. Was auch immer das heißen soll. Singularität, mein ich. fz [[Benutzer:Jahn Henne|JaHn]] 17:29, 17. Mär. 2015 (CET)

:Du hast nicht verstanden, was in der Wissenschaft als "Theorie" bezeichnet wird (mit dem Alltagsgebrauch des Worts hat das wenig zu tun), und du hast auch nicht verstanden, was der Inhalt der Urknalltheorie ist. --[[Benutzer:Mfb|mfb]] ([[Benutzer Diskussion:Mfb|Diskussion]]) 18:18, 17. Mär. 2015 (CET)

:Tatsächlich stammt die Theorie von einem [[Georges_Lemaître|katholischen Geistlichen]] und ist aus theologischer Sicht so harmlos, dass die Kirche sie passieren ließ. Gott schuf die Welt per Knall, na und? Andere Physiker, darunter Einstein, hatten zunächst eben deshalb Zweifel, weil der Knall der christlichen Theologie nicht besonders widerspricht. Andere moderne Wissenschaft dagegen, wie zB die Lehre, der Mensch sei ein Tier, macht eine Menge Theologie kaputt, etwa den sog. Freien Willen und wurde und wird deshalb wild bekämpft. --[[Benutzer:Logograph|Logo]] 18:47, 17. Mär. 2015 (CET)

:: Was wiederum auch einigermaßen daneben ist, wenn bedacht wird, daß sich zB der Bibel entnehmen läßt, daß quasi jedem Menschen sein Schicksal vorbestimmt ist. Von wegen GOTTes Wille geschieht. Und sonst gar nix. fz [[Benutzer:Jahn Henne|JaHn]] 19:05, 17. Mär. 2015 (CET)

== Definitionsproblem Singularität ==

"Der „Urknall“ bezeichnet keine Explosion in einem bestehenden Raum, sondern die gemeinsame Entstehung von Materie, Raum und Zeit aus einer ursprünglichen Singularität."

Ist das nicht die alte klassische, mit der Inflation obsolet gewordene UK-Theorie, die von einem unmöglichen Punkt ohne Brerücksichtigung des Planck- Widerspruchs ausging? Hilflose Singularitäten erklären doch rein gar nichts und sollten daher nie Bestandteil einer Definition sein. =Wir haben unsinnige Werte und wissen nicht warum"--[[Spezial:Beiträge/91.34.222.113|91.34.222.113]] 13:14, 24. Mär. 2015 (CET)

:Singularitäten sind tatsächlich ein Problem siehe http://www.wissenschaft-online.de/astrowissen/lexdt_s03.html#sing --[[Spezial:Beiträge/91.34.205.253|91.34.205.253]] 15:11, 14. Jun. 2015 (CEST)

== Was war ein Jahr vor dem Urknall? ==

Und wie groß war das Universum ein Jahr nach dem Urknall? Was war einen Kilometer außerhalb des jungen Universums? Philosophen der ganzen Welt zeigen nicht die geringste Akzeptanz für die Urknall-Theorie. Wir können immer eine Zeit, eine Länge oder eine Geschwindigkeit messen, egal, wie verzerrt diese Maße sein mögen. Steht eigentlich die Physik neuerdings über der Philosophie? ICH VERMISSE im Artikel die Erörterung genau dieses fundamentalen Konflikts. Wenn diese Diskussion nicht geführt wird, erscheint die Urknall-Theorie allenfalls als eine neue Religion. Der Artikel bedarf dringlich der Überarbeitung.

[[Benutzer:Heinzelmann|Heinzelmann]] ([[Benutzer Diskussion:Heinzelmann|Diskussion]]) 13:58, 24. Mär. 2015 (CET)

:"Ich verstehe es nicht, also muss es falsch sein" ist kein Argument. Es ist unklar, ob es etwas vor dem Urknall gab (also auch, ob "1 Jahr davor" überhaupt Sinn ergibt) - falls ja, braucht das eine weitere Theorie denn die Urknalltheorie beschreibt nur das, was danach geschah. Wie groß das Universum insgesamt ist ist unbekannt, wie groß das beobachtbare Universum 1 Jahr nach dem Urknall war lässt sich berechnen - aber ich habe nicht das Gefühl, dass dich der konkrete Zahlenwert interessiert. Es gibt per Definition kein "außerhalb des Universums" (und schon gar nicht in Kilometern). Was Philosophen akzeptieren oder nicht, kann der Wissenschaft ziemlich egal sein, denn die Natur interessiert sich nicht für die Meinung irdischer Philosophen. Davon abgesehen bezweifle ich die Richtigkeit deiner Einschätzung, was Philosophen denken. Ich sehe keinen fundamentalen Konflikt. --[[Benutzer:Mfb|mfb]] ([[Benutzer Diskussion:Mfb|Diskussion]]) 14:18, 24. Mär. 2015 (CET)

:: "Wir können immer eine Zeit, eine Länge oder eine Geschwindigkeit messen" = Unsinn. Immer&Nie&Alles klar!--[[Spezial:Beiträge/91.34.205.253|91.34.205.253]] 16:36, 14. Jun. 2015 (CEST)
:::Zur Veranschaulichung der Unsinnigkeit der Ausgangsfrage, hier noch ein oder zwei Fallbeispiele (zugeschnitten auf den in Ingenieurwissenschaften promovierten Fragesteller): ''Was ist 1 km nördlich des Nordpols?'' Oder: ''Wo hat man minus 1 km Abstand vom Mittelpunkt?'' Meine Gegenfrage: Wie kann einem langjährigen WP-Autor so wenig klar sein, was Wikipedia ''nicht'' ist? --[[Benutzer:Bleckneuhaus|jbn]] ([[Benutzer Diskussion:Bleckneuhaus|Diskussion]]) 19:45, 14. Jun. 2015 (CEST)

Nach der Beschreibung soll man sich den Urknall nicht als Explosion vorstellen. Immerhin soll in dem Moment aber
die gesamte Masse des Universums entstanden sein. Diese wurde dann in alle Richtungen auseinander getrieben. Das
sieht dann zumindest so aus wie eine Explosion.

Demnach müßten sich bis heute alle Teilchen ausgehend vom Ort des Urknalls voneinander entfernen. Beim Urknall hatte
jedes Teilchen einen Impuls in eine Richtung. In dieser Richtung war auch das Schußfeld frei. Insofern erschließt sich
mir nicht was diese Teilchen irgendwann dazu bewogen haben soll, sich zu größeren Teilen zusammenzuballen oder sich
gegenseitig zu umkreisen.

Zweitens erschließt sich mir nicht, warum es danach keinen Urknall mehr gegeben hat. Demnach müßte der Urknall
seiner eigenen Ursache entgegenwirken. Wenn also nicht das gesamte Universum in regelmäßigen Abständen wieder in
sich zusammenfällt, dürfte es nie mehr einen Urknall geben.

Wenn beim Urknall alle gleichartigen Teilchen mit der gleichen Geschwindigkeit fortgeschleudert wurden, dann
müßten die "schnellen" Teilchen sozusagen die Außengrenze des Universums bilden. Zwiebelschalenartig nach innen
hin folgen dann die "langsameren" Teilchen. Diese Teilchenwolke würde sich dann immer weiter ausdehnen, die Ver-
teilung der Masse im Raum also immer dünner werden. Am Ort des Urknall und in einem wachsenden Kugelvolumen
drumherum dürfte garnichts mehr sein, weil eben alles in alle Richtungen davongeflogen ist.

Das alles paßt aber nicht zu dem, was man dort draußen sieht.

Meinem Eindruck nach war das Universum früher mehr so eine Art unendlich großer Rauchwolke, die in alle möglichen
Richtungen durcheinander waberte. Dabei sind kleinste Teilchen zufällig miteinander kollidiert, daraus wurden dann
immer größere Objekte. Diese wiederum stürzen bei passendem Impuls ineinander - oder Geschwindigkeit, Masse und
Bewegungsrichtung sind zufällig so unterschiedlich, dass sie einander umkreisen.

Bleibt die Frage, woher diese sich chaotisch in alle Richtungen bewegende Rauchwolke gekommen sein soll. Vom Ur-
knall jedenfalls nicht, dann wäre die Bewegung aller Teilchen der Wolke von innen nach außen.

Viellicht kann diesen Widerspruch aus Beobachtung und Urknalltheorie mal jemand verständlich darlegen.

:"Diese wurde dann in alle Richtungen auseinander getrieben." - nein. Der Raum selbst ist expandiert, das ist etwas völlig anderes. Der restliche Beitrag beruht vollständig auf diesem Missverständnis. --[[Benutzer:Mfb|mfb]] ([[Benutzer Diskussion:Mfb|Diskussion]]) 23:17, 15. Jun. 2015 (CEST)

::''"Steht eigentlich die Physik neuerdings über der Philosophie?"'' Kurz und bündig: Nein, tut die Physik nicht neuerdings. Sondern immer schon. Die Wissenschaft stand und steht über der Nicht-Wissenschaft. Die Wissenschaft legt den Grundstein um sich die Mächte der Physik, der Atome usw zu bemächtigen. Die Philosophie baut daraus Waffen. --[[Benutzer:SwissAirForceSoldier|SAFS - NOeSSzett]] ([[Benutzer Diskussion:SwissAirForceSoldier|Diskussion]]) 20:37, 24. Jun. 2015 (CEST)

:Hallo, mit Philosphie und ähnlichem habe ich zwar nichts am Hut, aber auch ich habe im Artikel nach diesen bzw. ähnlichen Fragen gesucht. Es wäre vielleicht gut, wenn im Artikel in einem eigenen Absatz dann auf die geschilderte Unsinnigkeit solcher Fragestellungen eingegangen werden könnte. --[[Spezial:Beiträge/85.180.119.198|85.180.119.198]] 22:41, 7. Jul. 2015 (CEST)

Ich ziehe mir gerde etwas von Hawking rein und da heißt es: "Als der kosmos 10 Minuten alt war, hatte er bereits einen Durchmesser von tausenden von Lichtjahren" - bedeutet das, das sich das Universum schneller als das Licht ausgedehnt hat? Ich denke, es gibt keine höhere Geschwindigkeit...
--[[Spezial:Beiträge/93.218.132.137|93.218.132.137]] 19:32, 6. Aug. 2015 (CEST)
:Populärer Irrtum. Richtig ist: kein Körper (m>0) kann sich mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen.--[[Benutzer:Bleckneuhaus|jbn]] ([[Benutzer Diskussion:Bleckneuhaus|Diskussion]]) 20:45, 6. Aug. 2015 (CEST)
::Nein. Kein populärer Irrtum, genau von diesem überlichtschnellen Aufblähen des Raumes spricht die Inflationstheorie. Und dies steht trotzdem nicht im Widerspruch zu Einstein. Ein Informationsaustausch zwischen den massebehafteten Teilchen fand dabei nämlich nicht statt, es hat sich dabei lediglich der Raum „überlichtschnell aufgeblasen“ und kein Teilchen ist dabei schneller als das Licht geflogen. --[[Benutzer:Vogelfreund|Vogelfreund]] ([[Benutzer Diskussion:Vogelfreund|Diskussion]]) 21:02, 6. Aug. 2015 (CEST)
:::Naja, mit Irrtum meinte ich seinen Satz "''Ich denke, es gibt keine höhere Geschwindigkeit...''". Siehe auch [[Überlichtgeschwindigkeit]]. --[[Benutzer:Bleckneuhaus|jbn]] ([[Benutzer Diskussion:Bleckneuhaus|Diskussion]]) 21:33, 6. Aug. 2015 (CEST)

== Universalität ==

Es heisst im Artikel:"Universalität der Naturgesetze - Die Annahme universeller Naturgesetze ist unabdingbar für eine Beschreibung des gesamten Unversums. Alle bisherigen astronomischen Beobachtungen weisen auch auf eine Allgemeingültigkeit der Naturgesetze hin." Hierzu wollte ich anmerken, dass diese Begründung aus logischen Gründen schwach ist. Ich würde empfehlen, diese wegzulassen. Es ist zwar naheliegend anzunehmen, dass die uns bekannten Naturgesetze überall im Kosmos gelten solange wir nichts anderes beobachten. Eine weiter Motivation benötigt man allerdings nicht. Insbesondere ist es Unfug zu behaupten, dass unsere Beobachtungen darauf hindeuten, dass die Gesetze auch an Orten gelten, die wir nicht beobachten können. Wenn wir uns da sicher wären, bräuchten wir ja schliesslich die Annahme nicht. Also sollte man das auch so formulieren. Ach ja und ausserdem ist die Annahme (natürlich) keineswegs unabdingbar, da das Universum sicher auch vorzüglich abschnittsweise beschrieben werden könnte. Aus verständlichen Gründen möchte man das aber nicht. LG [[Benutzer:Fahnder99|Fahnder99]] ([[Benutzer Diskussion:Fahnder99|Diskussion]]) 13:04, 18. Aug. 2015 (CEST)
:+1, der Text verdient Präzisierung. Ich stolpere auch darüber, welchen Sinn der Satz "''Die wichtigsten gemeinsamen Charakteristika und Vorhersagen der Urknalltheorien ergeben sich aus der Betrachtung der ersten etwa 300.000 Jahre der Entwicklung des Universums. ''" haben soll. --[[Benutzer:Bleckneuhaus|jbn]] ([[Benutzer Diskussion:Bleckneuhaus|Diskussion]]) 13:49, 18. Aug. 2015 (CEST)
:::Mich würde vielmehr interessieren, wie [[Benutzer:Fahnder99|Fahnder99]] es sich unter Ausschluss besagter und vermeintlich abdingbarer Annahme wohl vorstellte, solche "Abschnitte" der Raumzeit zu beschreiben, in denen sich blöderweise einfach noch kein Physiker mit geeigneten Instrumentarien anfinden wollte, oder nicht länger anfindet. -[[Benutzer:Zero Thrust|ZT]] ([[Benutzer Diskussion:Zero Thrust|Diskussion]]) 14:27, 18. Aug. 2015 (CEST)
Ich bin kein Experte für Universalität, mir geht es nur um die Kennzeichnung der Annahme. Der englische Artikel (übrigens als exzellent markiert) ist an vergleichbarer Stelle übrigens viel sinnvoller aufgebaut (unter "underlying assumptions"): "Die Urknalltheorie beruht auf zwei Annahmen: der Universalität der physikalischen Gesetze und dem kosmologisch Prinzip. Das kosmologische Prinzip besagt, dass das Universum grob betrachtet homogen und isotropisch ist." Es wird dann auch nicht weiter auf die Universalität eingegangen, wahrscheinlich die eleganteste Lösung. Macht man das nicht und diskutiert diesen Punkt, so kommt man unweigerlich z.B. auf die Frage, warum die ART das Universum nicht sofort in ein schwarzes Loch verwandelt hat. Also an diesem Punkt ist die Urknalltheorie nicht ganz konform mit unserer restlichen Physik. Darüber sagt leider auch der englische Artikel nix. LG [[Benutzer:Fahnder99|Fahnder99]] ([[Benutzer Diskussion:Fahnder99|Diskussion]]) 11:05, 20. Aug. 2015 (CEST)
:Die ART funktioniert wunderbar mit dem frühen Universum. Schwarze Löcher sind Objekte im Universum, das Universum insgesamt kann kein Schwarzes Loch sein. Unsere Beobachtungen deuten tatsächlich darauf hin, dass die gleichen Gesetze auch an Orten gelten, die wir nicht beobachten können. Wenn Naturkonstanten überall im beobachtbaren Universum maximal winzige Abweichungen voneinander haben, ist nicht damit zu rechnen, dass sie knapp außerhalb völlig verschiedene Werte besitzen. --[[Benutzer:Mfb|mfb]] ([[Benutzer Diskussion:Mfb|Diskussion]]) 14:11, 20. Aug. 2015 (CEST)
::Einfach nein? [[Benutzer:Fahnder99|Fahnder99]] ([[Benutzer Diskussion:Fahnder99|Diskussion]]) 19:03, 25. Aug. 2015 (CEST)
:::Was willst du mir sagen? Und bitte [[WP:Diskussionsseiten]] beachten. --[[Benutzer:Mfb|mfb]] ([[Benutzer Diskussion:Mfb|Diskussion]]) 19:30, 25. Aug. 2015 (CEST)
::"die Frage, warum die ART das Universum nicht sofort in ein schwarzes Loch verwandelt hat" wird nicht beantwortet durch "Die ART funktioniert wunderbar mit dem frühen Universum.[...]". [[Benutzer:Fahnder99|Fahnder99]] ([[Benutzer Diskussion:Fahnder99|Diskussion]]) 09:12, 31. Aug. 2015 (CEST)
:::Die Frage wird durch Rechnungen beantwortet, die der Fragende vermutlich nicht nachvollziehen kann da sie [[Differentialgeometrie]] und natürlich zur ART benötigen. Die Rechnungen lassen sich zur [[FLRW-Metrik]] zusammenfassen. --[[Benutzer:Mfb|mfb]] ([[Benutzer Diskussion:Mfb|Diskussion]]) 11:23, 31. Aug. 2015 (CEST)
::Dies beantwortet die Frage ebenso konstruktiv, wie der Hinweis, die Antwort sei "im Internet" zu finden. Und legt nahe, der Antwortende habe die Rechnungen leider nicht hinreichend verstanden, um sie hier auch nur andeuten zu können. [[Benutzer:Fahnder99|Fahnder99]] ([[Benutzer Diskussion:Fahnder99|Diskussion]]) 12:58, 31. Aug. 2015 (CEST)
:::Ich habe es nie durchgerechnet und müsste mich auch erstmal wieder einlesen, ist nicht mein Fachgebiet. Ich weiß aber, dass es Leute gibt, die das durchgerechnet haben, und ich kenne das Ergebnis. Einige dieser Personen werden im verlinkten Artikel genannt. Also was erwartest du? Es ist nunmal nicht möglich, die vollständige Herleitung der FLRW-Metrik allgemeinverständlich und in wenigen Sätzen darzustellen. --[[Benutzer:Mfb|mfb]] ([[Benutzer Diskussion:Mfb|Diskussion]]) 13:14, 31. Aug. 2015 (CEST)
::Was ich erwarte? Etwas mehr Respekt wäre gar nicht schlecht, und eine Brücke zurück zur Universalität. Wir sind hier im Moment dabei, ob FLRW etwas mit ART zu tun hat. Was offensichtlich ist. Nicht aber, ob in Urknallnähe die [https://de.wikipedia.org/wiki/Chandrasekhar-Grenze| Chandrasekharsche Grenze] überschritten wird. Jetzt Du wieder. [[Benutzer:Fahnder99|Fahnder99]] ([[Benutzer Diskussion:Fahnder99|Diskussion]]) 20:32, 31. Aug. 2015 (CEST)
:::Die Chandrasekhar-Grenze gilt für Objekte im Raum, nicht für die Raumzeit insgesamt.
:::Etwas mehr Respekt wäre wünschenswert, ja: Du kommst hier mit irgendwelchen Ideen an, offensichtlich ohne die Theorie zu verstehen, und respektierst die Regeln für Wikipedia-Diskussionsseiten nicht. Ich erkläre dir, dass die wilden Ideen nicht richtig sind, und verlinke die entsprechenden Artikel zum Weiterlesen. Würde die ART einen Kollaps vorhersagen, den wir offenbar nicht sehen, wäre die ART falsch. Deine Vermutung läuft also darauf hinaus, dass sämtliche ART-Experten zu blöd sein müssten eine solch offensichtliches Problem (wenn es denn eines wäre) zu übersehen. Das ist sehr respektlos gegenüber der Wissenschaft insgesamt. --[[Benutzer:Mfb|mfb]] ([[Benutzer Diskussion:Mfb|Diskussion]]) 21:07, 31. Aug. 2015 (CEST)
::::Trolle bitte nicht füttern. --[[Benutzer:Rainald62|Rainald62]] ([[Benutzer Diskussion:Rainald62|Diskussion]]) 01:31, 1. Sep. 2015 (CEST)
::Gut, ich muss einsehen, daß die Diskussion an dieser Stelle sinnlos ist. [[Benutzer:Fahnder99|Fahnder99]] ([[Benutzer Diskussion:Fahnder99|Diskussion]]) 08:13, 1. Sep. 2015 (CEST)

== Fügen Sie diese in dem Artikel ==

{{Kosmologie}}
Ich habe gerade diese Vorlage erstellt. Ich weiß, es braucht einige Verbesserungen , aber es ist gut genug für jetzt . Sorry für mein schlechtes Deutsch

<nowiki>{{Kosmologie}}</nowiki>

Georges Lemaître

2015-10-15T18:29:40Z

201.54.129.41: Ich habe die Kosmologie Vorlage erstellt . Es muss noch einige Verbesserungen . Sei geduldig

{{Dieser Artikel|behandelt den Wissenschaftler Georges Lemaître. Zu dem nach ihm benannten Raumfahrzeug siehe [[Automated Transfer Vehicle#ATV-5: Georges Lemaître|ATV-5: Georges Lemaître]].}}
[[Datei:Lemaitre.jpg|mini|Georges Lemaître]]
{{Kosmologie}}
'''Georges Edouard Lemaître''' (* [[17. Juli]] [[1894]] in [[Charleroi]], [[Belgien]]; † [[20. Juni]] [[1966]] in [[Löwen]], Belgien) war ein belgischer Theologe, [[Priester]] und [[Astrophysiker]]. Er gilt als Begründer der [[Urknall]]theorie.

== Leben und Werk ==
Schon in jungen Jahren wollte Lemaître Priester und Wissenschaftler werden. Als 17-Jähriger wechselte er von einer Jesuitenschule zur [[Geschichte der Universität Löwen#Die Katholische Universität Löwen (1834–1968)|Katholischen Universität Löwen]].<ref name="history">{{Internetquelle | url= http://www-history.mcs.st-andrews.ac.uk/Biographies/Lemaitre.html | titel= University of St. Andrews | titelerg= Georges Henri-Joseph-Edouard Lemaître | autor= J J O'Connor and E F Robertson| zugriff=2014-07-22}}</ref> Im [[Erster Weltkrieg|Ersten Weltkrieg]] kämpfte er als [[Freiwilliger (Militär)|Freiwilliger]] in einer [[Artillerie]]einheit der [[Belgisches Heer|belgischen Armee]]. Nach dem Krieg setzte er seine Studien in [[Löwen]] fort, wechselte jedoch vom Fach [[Technik]] zu [[Physik]] und [[Mathematik]]. Durch seine Kriegserlebnisse geleitet, schrieb er sich zusätzlich im [[Priesterseminar]] der [[Erzbistum Mechelen-Brüssel|Erzdiözese Mechelen]] ein.<ref name="history"/>

1920 [[Promotion (Doktor)|promovierte]] er mit der Arbeit ''L’approximation des fonctions de plusieurs variables réelles'' („Näherung von Funktionen mehrerer reeller Variablen“). 1923 wurde er [[Weihesakrament|ordiniert]]. Mit seinem von [[Charles-Jean de La Vallée Poussin]] erlernten starken mathematischen Hintergrund setzte er seine Studien nun bis 1924 an der [[Universität Cambridge]] fort, wo [[Arthur Eddington]] ihn in die moderne [[Stellarastronomie]] und die [[Numerische Mathematik|numerische Analyse]] einführte.

1924–27 Studium am [[Massachusetts Institute of Technology]] mit Promotion. 1925 übernahm er an der Universität Löwen eine [[Professur|Teilzeitprofessur]].<ref>[[Ulf von Rauchhaupt]], ''Der Vater des Urknalls'', Frankfurter Allgemeine Sonntagszeitung vom 20. Juli 2014, Seite 46</ref>

In Löwen begann er, seine Ideen zur [[Expansion des Universums]] aufzuschreiben. Erstmals erschien seine Arbeit 1927 in den ''Annales de la Société scientifique de Bruxelles'',<ref>{{Internetquelle | url= http://www-history.mcs.st-andrews.ac.uk/Biographies/Lemaitre.html | titel= Un univers homogène de Masse constante et de rayon croissant, rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extra-galactiques | titelerg= Provided by the NASA Astrophysics Data System | autor= Georges Henri-Joseph-Edouard Lemaître | zugriff=2014-07-22}} PDF</ref> einer eher wenig bekannten [[Wissenschaftliche Fachzeitschrift|Fachzeitschrift]]. Damit erschien seine Arbeit, die bereits wesentliche Grundzüge der [[Expansion des Universums]] darlegte, zwei Jahre früher als die Arbeiten [[Edwin Hubble]]s, dem das Konzept von der Expansion des Universums heute zugeschrieben wird, und nach den entsprechenden Arbeiten des schon 1925 verstorbenen, russischen Mathematikers [[Alexander Alexandrowitsch Friedmann]], der diese Lösung der [[Einsteinsche Feldgleichungen|Einsteinschen Feldgleichungen]] nach heutigem Kenntnisstand zuerst fand. Friedmanns Arbeiten waren Georges Lemaître vermutlich nicht bekannt, sehr wohl aber [[Albert Einstein]], der sie auch kommentierte. Erst 1931 erschien der Aufsatz Lemaîtres auch in Englisch,<ref>{{Internetquelle | url= http://adsabs.harvard.edu/full/1931MNRAS..91..483L| titel= Expansion of the universe, A homogeneous universe of constant mass and increasing radius accounting for the radial velocity of extra-galactic nebulae| autor= G. Lemaître | hrsg= ''Monthly Notices of the Royal Astronomical Society'', Band 91, März 1931, S. 483-490 | zugriff=2014-07-22}}</ref> allerdings gekürzt um die entscheidenden Passagen, die heute [[Hubble-Konstante]] genannte Konstante und Berechnungen über die Ausdehnungsrate des Universums betreffend. Heute weiß man, dass er selbst die Übersetzung ausführte und die betreffenden Passagen ausließ, da sie seiner Meinung nach von Hubble 1929 schon detaillierter dargelegt worden waren.<ref>Mario Livio: ''Mystery of the missing text solved.'' In: ''[[Nature]]'', Band 479, 2011, S. 171–173, [[doi:10.1038/479171a]]</ref> Lemaître versuchte nie, ein [[Entdecker|Erstentdecker]]recht zu beanspruchen.

Lemaître beschäftigte sich zwangsläufig auch mit der Frage nach der Vereinbarkeit von katholischer [[Kreationismus|Schöpfungslehre]] und wissenschaftlicher Urknalltheorie. Im Dezember 1940 wurde er aufgrund seiner wissenschaftlichen Leistungen in die [[Päpstliche Akademie der Wissenschaften]] berufen. 1960 wurde Lemaître Präsident der Akademie; mit diesem Amt, das er bis zu seinem Tode bekleidete, war die Verleihung des Titels eines päpstlichen [[Prälat]]en verbunden.

In den [[1950er|50er Jahren]] verfolgte Lemaître mit großem Interesse das Aufkommen der elektronischen Rechenanlagen, der [[Computer]]. 1958 ließ er den ersten derartigen Apparat der Universität Löwen installieren, eine ''[[Burroughs Corporation|Burroughs]] E 101''.

1964 wurde er [[Emeritierung|emeritiert]]. Zu seinen berühmtesten Schülern zählen [[André Deprit]], einer der Erfinder der modernen Technik der [[Schnelle Fourier-Transformation|schnellen Fourier-Transformation]] (mathematischer Algorithmus), und [[Georges Papy]], Spezialist der Didaktik der modernen Mathematik. Zeit seines Lebens blieb er ein Einzelgänger, der nicht viele Kontakte zu Wissenschaftlerkollegen pflegte. Seine Korrespondenz ist minimal.

Kurz vor seinem Tod erfuhr Lemaître noch von der Entdeckung der [[Kosmische Hintergrundstrahlung|kosmischen Mikrowellenstrahlung]], die seine Theorie erhärtete.

== Urknalltheorie ==
[[Datei:Universe expansion-de.png|miniatur|hochkant=1|Illustration der Entstehung des Universums aus dem Urknall]]
Lemaître stellte seine Ideen auf einem Kongress in [[London]] vor, der sich mit dem Ursprung des Universums und der [[Spiritualität]] beschäftigte. Er beschrieb seine Vorstellungen vom Ursprung des Universums als ''Uratom'', „ein kosmisches Ei, das im Moment der Entstehung des Universums explodierte“. In diesem Uratom soll die gesamte heute im Universum vorhandene Materie zusammengepresst gewesen sein. Er zog dabei unter anderem die [[Rotverschiebung#Rotverschiebung, Blauverschiebung und Kosmologie|Rotverschiebung]] weit entfernter [[Galaxie]]n heran. Seine Kritiker bezeichneten danach die Theorie als [[Urknall]]theorie (oder ''Big Bang''). Eddington und auch [[Albert Einstein|Einstein]] lehnten sie zuerst ab, weil sie ihrer Meinung nach zu sehr an die [[Christentum|christliche]] Vorstellung von der [[Erschaffung der Welt]] angelehnt war und weil sie vom physikalischen Standpunkt aus viele Unschönheiten hatte, wie beispielsweise [[Singularität (Astronomie)|Singularitäten]]. Der Streit darüber hielt über mehrere Jahrzehnte an. Auf einer gemeinsamen Reise nach [[Kalifornien]] gelang es Lemaître schließlich, Einstein von seiner Theorie zu überzeugen, nachdem er sie ihm in allen Einzelheiten dargelegt hatte.<ref>{{Internetquelle | url= http://www.spiegel.de/images/image-281190-galleryV9-mmul.jpg | titel= Bild von Lemaître und Einstein | autor= | hrsg= spiegel.de | zugriff=2014-07-22}}</ref>

Auf einer Tagung im November 1951 akzeptierte die ''Päpstliche Akademie der Wissenschaften'' Lemaîtres Theorie. Papst [[Pius XII.]] führte in einem abschließenden Vortrag aus, der mit dem Urknall zeitlich festlegbare Anfang der Welt sei einem göttlichen Schöpfungsakt entsprungen.

== Ehrungen ==
*Am 17. März 1934 erhielt Lemaître den [[Francqui-Preis]], die höchste wissenschaftliche Auszeichnung Belgiens, aus der Hand König [[Leopold III. (Belgien)|Leopolds III.]]
*1936 [[Jules-Janssen-Preis]]
*Das klassische Standardmodell der Urknalltheorie wird nach ihm ''Lemaître-Universum'' genannt.
*Anlässlich seines 100. Geburtstages hat seine Geburtsstadt Charleroi die zum Flughafen führende Hauptstraße nach ihm benannt.
*Das Institut für Astronomie und Geophysik der [[Katholieke Universiteit Leuven|Katholischen Universität Löwen]] trägt seinen Namen.
*Ein [[Asteroid]] des Hauptgürtels, [[(1565) Lemaître]], wurde nach ihm benannt.
*Der [[Lemaître (Mondkrater)|Mondkrater ''Lemaître'']] trägt seinen Namen.
*Das fünfte [[Automated Transfer Vehicle|Automated Transfer Vehicle (ATV)]] der ESA zur Versorgung der [[Internationale Raumstation|Internationalen Raumstation]] trägt den Namen Georges Lemaître.<ref>{{internetquelle |hrsg=ESA |url=http://www.esa.int/esaCP/SEMMZ8ZXHYG_index_0.html |sprache=englisch |titel=Fifth ATV named after Georges Lemaître |datum=2012-02-16 |zugriff=2012-02-17}}</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

== Literatur ==
* Helge Kragh: ''Matter and Spirit in the Universe.'' Imperial College Press, London 2004. ISBN 1-86094-485-X (Kapitel 4)
* {{BBKL|l/Lemaitre|band=4|autor=Hartmut Lohmann|spalten=1402-1405}}
* Harry Nussbaumer: ''Achtzig Jahre expandierendes Universum.'' in: ''Sterne und Weltraum.'' Heidelberg 46.2007, 6, S.36-44. {{ISSN|0039-1263}}
* Wolfgang Schatz, ''Georges Lemaître'', in: Astronomischer Arbeitskreis Pforzheim 1982 e.V., Hg., ''Astro-News'', Ausgabe 3. 2012 , S. 17-18.

== Weblinks ==
* [http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-abs_connect?db_key=AST&db_key=PHY&db_key=PRE&qform=AST&arxiv_sel=astro-ph&arxiv_sel=cond-mat&arxiv_sel=cs&arxiv_sel=gr-qc&arxiv_sel=hep-ex&arxiv_sel=hep-lat&arxiv_sel=hep-ph&arxiv_sel=hep-th&arxiv_sel=math&arxiv_sel=math-ph&arxiv_sel=nlin&arxiv_sel=nucl-ex&arxiv_sel=nucl-th&arxiv_sel=physics&arxiv_sel=quant-ph&arxiv_sel=q-bio&sim_query=YES&ned_query=YES&adsobj_query=YES&aut_logic=OR&obj_logic=OR&author=Lemaitre%2C+G.&object=&start_mon=&start_year=&end_mon=01&end_year=1960&ttl_logic=SIMPLE&title=&txt_logic=OR&text=&nr_to_return=200&start_nr=1&jou_pick=ALL&ref_stems=&data_and=ALL&group_and=ALL&start_entry_day=&start_entry_mon=&start_entry_year=&end_entry_day=&end_entry_mon=&end_entry_year=&min_score=&sort=SCORE&data_type=SHORT&aut_syn=YES&ttl_syn=YES&txt_syn=YES&aut_wt=1.0&obj_wt=1.0&ttl_wt=0.3&txt_wt=3.0&aut_wgt=YES&obj_wgt=YES&ttl_wgt=YES&txt_wgt=YES&ttl_sco=YES&txt_sco=YES&version=1 Veröffentlichungen von G. Lemaitre] im [[Astrophysics Data System|Astrophysics Data System (ADS)]]
* [http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-abs_connect?db_key=AST&db_key=PHY&db_key=PRE&qform=AST&arxiv_sel=astro-ph&arxiv_sel=cond-mat&arxiv_sel=cs&arxiv_sel=gr-qc&arxiv_sel=hep-ex&arxiv_sel=hep-lat&arxiv_sel=hep-ph&arxiv_sel=hep-th&arxiv_sel=math&arxiv_sel=math-ph&arxiv_sel=nlin&arxiv_sel=nucl-ex&arxiv_sel=nucl-th&arxiv_sel=physics&arxiv_sel=quant-ph&arxiv_sel=q-bio&sim_query=YES&ned_query=YES&adsobj_query=YES&aut_logic=OR&obj_logic=OR&author=&object=&start_mon=01&start_year=1960&end_mon=10&end_year=1967&ttl_logic=SIMPLE&title=Lemaitre&txt_logic=OR&text=&nr_to_return=200&start_nr=1&jou_pick=ALL&ref_stems=&data_and=ALL&group_and=ALL&start_entry_day=&start_entry_mon=&start_entry_year=&end_entry_day=&end_entry_mon=&end_entry_year=&min_score=&sort=SCORE&data_type=SHORT&aut_syn=YES&ttl_syn=YES&txt_syn=YES&aut_wt=1.0&obj_wt=1.0&ttl_wt=0.3&txt_wt=3.0&aut_wgt=YES&obj_wgt=YES&ttl_wgt=YES&txt_wgt=YES&ttl_sco=YES&txt_sco=YES&version=1 Nachrufe auf G. Lemaitre] im [[Astrophysics Data System]]
* [http://www.catholiceducation.org/articles/science/sc0022.html 'A Day Without Yesterday', Georges Lemaître & the Big Bang] (engl.)
* [http://www.faz.net/sonntagszeitung/george-lemaitre-revolutionierte-unser-weltbild-13054736.html?printPagedArticle=true#pageIndex_2 Revolution unseres Weltbildes. Der Vater des Urknalls.]

{{Normdaten|TYP=p|GND=119526514|LCCN=n/84/73001|NDL=01065878|VIAF=109437363}}

{{SORTIERUNG:Lemaitre, Georges}}
[[Kategorie:Römisch-katholischer Geistlicher (20. Jahrhundert)]]
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[[Kategorie:Astronom (20. Jahrhundert)]]
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[[Kategorie:Mitglied der Päpstlichen Akademie der Wissenschaften]]
[[Kategorie:Belgier]]
[[Kategorie:Geboren 1894]]
[[Kategorie:Gestorben 1966]]
[[Kategorie:Mann]]

{{Personendaten
|NAME=Lemaître, Georges
|ALTERNATIVNAMEN=Lemaître, Georges Edouard
|KURZBESCHREIBUNG=belgischer Priester und Physiker; gilt als Begründer der Urknalltheorie
|GEBURTSDATUM=17. Juli 1894
|GEBURTSORT=[[Charleroi]] ([[Belgien]])
|STERBEDATUM=20. Juni 1966
|STERBEORT=[[Löwen]]
}}

Dunkle Energie

2015-10-15T18:28:26Z

201.54.129.41: Ich habe die Kosmologie Vorlage erstellt . Es muss noch einige Verbesserungen . Sei geduldig

{{Kosmologie}}
Als '''Dunkle Energie''' wird in der [[Kosmologie]] eine hypothetische Form der [[Energie]] bezeichnet. Die Dunkle Energie wurde als eine Verallgemeinerung der [[Kosmologische Konstante|kosmologischen Konstanten]] eingeführt, um die beobachtete beschleunigte [[Expansion des Universums]] zu erklären. Der Begriff wurde 1998 von [[Michael S. Turner]] geprägt.

Die physikalische Interpretation der Dunklen Energie ist weitgehend ungeklärt und ihre Existenz ist experimentell nicht nachgewiesen. Die gängigsten Modelle bringen sie mit [[Vakuumfluktuation]]en in Verbindung, es wird aber auch eine Reihe weiterer Modelle diskutiert. Die physikalischen Eigenschaften der Dunklen Energie lassen sich durch großräumige Kartierung der Strukturen im Universum, beispielsweise die Verteilung von [[Galaxie]]n und [[Galaxienhaufen]], untersuchen; entsprechende astronomische Großprojekte befinden sich in Vorbereitung.

== Beobachtung ==
[[Datei:WMAP 2008 universe content de.png|thumb|Materie- bzw. Energie-Anteil des Universums zum jetzigen Zeitpunkt (oben) und zur Entkopplungszeit (unten), 380.000 Jahre nach dem Urknall. (Beobachtungen der [[WMAP]]-Mission u.a.) <ref>Nach den Daten des [[Planck-Weltraumteleskop|PLANCK-Weltraumteleskops]] ([[ESA]], 21. März 2013) ergeben sich im Vergleich zu [[WMAP]] leicht korrigierte Werte: Sichtbare Materie: 4,9 %, Dunkelmaterie: 26,8 %, Dunkle Energie: 68,3 %, Alter des Weltalls: 13,82 Milliarden Jahre, [http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Planck/Planck_reveals_an_almost_perfect_Universe Planck reveals an almost perfect Universe], abgerufen am 9. Okt. 2013</ref>. Die Bezeichnung „Atome“ steht für „normale Materie“.]]
Nachdem die [[Expansion des Universums]] durch die Beobachtung der [[Rotverschiebung]] der Galaxien als etabliert galt, wurden detailliertere Messungen durchgeführt, um die Geschwindigkeit der Expansion und ihre Veränderung über die Lebenszeit des Universums zu bestimmen.
Traditionelle Modelle besagten, dass die Expansion aufgrund der Materie und der durch sie wirkenden [[Gravitation]]sanziehung verlangsamt wird; Messungen sollten diese Verlangsamung quantifizieren.

Die Messungen, die im Wesentlichen auf Entfernungsbestimmungen weit entfernter [[Supernova vom Typ Ia|Supernovae vom Typ Ia]] basierten, ergaben entgegen den Voraussagen, die sich aus den bis dahin gültigen Annahmen ableiten ließen, eine Zunahme der Expansionsgeschwindigkeit. Diese unerwartete Beobachtung wird seitdem auf eine unbestimmte „Dunkle Energie“ zurückgeführt. In den Modellen besteht das Universum zum gegenwärtigen Zeitpunkt, ca. 13,8 Milliarden Jahre nach dem [[Urknall]], zu 68,3 % aus Dunkler Energie, 26,8 % aus [[Dunkle Materie|Dunkler Materie]] und zu 4,9 % aus der sichtbaren, [[Baryon#Baryonische Materie in der Kosmologie|baryonischen Materie]]. In der Frühzeit des Universums, zum Zeitpunkt der Entkopplung der Materie von der [[Kosmischer Mikrowellenhintergrund|Hintergrundstrahlung]], war die Zusammensetzung noch wesentlich anders.<ref>''[http://www.wissenschaft.de/wissenschaft/news/316949.html Verteilung neue Erkenntnis]''</ref>

Die Existenz einer Dunklen Energie könnte auch eine Erklärung für die Flachheit des Universums sein. Es ist bekannt, dass die normale Materie nicht ausreicht, um dem Universum eine flache, das heißt im Wesentlichen [[Euklidische Geometrie|euklidische]], Geometrie zu geben; sie stellt nur 2–5 % der notwendigen Masse. Aus Beobachtungen der gravitativen Anziehung zwischen den Galaxien ergibt sich aber, dass Dunkle Materie maximal 30 % der erforderlichen Materie sein kann. Dunkle Energie (aufgrund der einsteinschen Formel ''[[Äquivalenz von Masse und Energie |E = mc2]]'' hat sie ein Masseäquivalent) würde die fehlende Masse gerade liefern.

Dunkle Energie ist auch ein wichtiger Parameter in Modellen zur Strukturbildung im Universum.

== Theoretischer Hintergrund ==

Die heute akzeptierte Theorie zur großräumigen Entwicklung des Kosmos ist die [[allgemeine Relativitätstheorie]]. In der Diskussion um die Expansion oder Kontraktion des Universums bewirkt die Materie durch ihre Gravitationswirkung eine Verlangsamung der Expansion; die [[kosmologische Konstante]] (sofern sie positiv ist) beschreibt dagegen eine beschleunigte ''Expansion'', und sofern sie auf großen Skalen gegenüber der Krümmung dominiert, ein ''flaches'' Universum.

Die beobachtete Beschleunigung der Expansionsbewegung bedeutet, dass eine Beschreibung durch die kosmologische Konstante sinnvoll ist. Manche Wissenschaftler waren bislang der Meinung, dass diese Konstante ein Ad-hoc-Konstrukt sei, das keine tiefere Begründung für die zugrundeliegende Ursache liefere. Dem ist entgegenzuhalten, dass die einsteinschen Feldgleichungen durch [[Integralrechnung|Integration]] hergeleitet wurden. Jede korrekt ausgeführte mathematische Integration fordert das Vorhandensein einer konstanten Zahl, der sog. Integrationskonstanten. Die Integrationskonstante, die bei der Herleitung der einsteinschen Feldgleichung korrekterweise auftritt, wird als [[kosmologische Konstante]] bezeichnet.
Eines der ersten kosmologischen Modelle, das auf Einstein zurückgeht, beschreibt ein statisches, nicht expandierendes Universum. Im Rahmen dieses Modells besitzt die kosmologische Konstante einen Wert ungleich null; die kosmologische Konstante entspricht einer Energie des Vakuums, die der Gravitation der im Universum enthaltenen Materie entgegenwirkt. Nachdem entdeckt wurde, dass das Universum nicht statisch ist, sondern expandiert, ging auch Einstein dazu über, die kosmologische Konstante gleich null zu setzen. Dennoch wurden in der Literatur auch weiterhin Modelle diskutiert, in denen die kosmologische Konstante einen von null verschiedenen Wert besitzt, z. B. im [[Georges Lemaître|Lemaître-Universum]] (Inflexionsmodell).

== Erklärungsversuche ==

Über die genaue Natur der Dunklen Energie kann derzeit nur spekuliert werden. Die einfachste Lösung ist, einen geeigneten Wert einer kosmologischen Konstanten zu postulieren und als gegebene und grundlegende Eigenschaft des Universums hinzunehmen.

Ein Vorschlag ist, die Dunkle Energie als [[Vakuumenergie]], die in der [[Quantenfeldtheorie]] auftritt, zu verstehen. Allerdings gibt es bislang keine überzeugenden quantitativen Herleitungen.

Alternativ wird Dunkle Energie als die Wirkung eines [[Skalarfeld]]es, [[Quintessenz (Physik)|„Quintessenz“]] genannt, angesehen. Die Fluktuationen eines solchen Feldes breiten sich typischerweise mit Fast-Lichtgeschwindigkeit aus. Aus diesem Grund neigt ein solches Feld auch nicht zu gravitativem Klumpen: Die Fluktuationen in überdichten Regionen strömen sehr schnell in unterdichte Regionen und führen so zu einer praktisch homogenen Verteilung.

Die Elementarteilchen, welche man einem solchen Skalarfeld zuschreibt, wären überaus leicht (ungefähr 1082-stel der Masse eines Elektrons) und dürften – von der Gravitation abgesehen – praktisch nicht mit normaler (baryonischer) Materie wechselwirken.

== Inflation ==

Dunkle Energie bzw. die damit verbundenen Felder sind ebenfalls eine denkbare Ursache der [[Inflation (Kosmologie)|Inflation]] in der Frühzeit des Kosmos. Allerdings ist unklar, ob zwischen einer derartigen Dunklen Energie und derjenigen, die für die derzeitig beobachtete Expansion vorgeschlagen wird, ein Zusammenhang besteht.

== Aktuelle Forschungsprojekte ==
Neuere Forschungsprogramme werden u. a. mit der ''Hyper Suprime-Cam'' des [[Subaru-Teleskop]]s und im Rahmen der ''Dark Energy Survey'' mit der ''DECam'' des [[Cerro_Tololo_Inter-American_Observatory#Forschungsprojekte|Victor M. Blanco Teleskop]]s durchgeführt.<ref>[http://phys.org/news/2012-09-instrument-subaru-telescope-field-view.html New instrument increases Subaru Telescope's field of view sevenfold] phys.org</ref><ref>[http://www.nature.com/news/cameras-to-focus-on-dark-energy-1.11391 Cameras to focus on dark energy] nature.com; [[:en:The Dark Energy Survey|The Dark Energy Survey]] engl. Wikipedia, abgerufen am 14. September 2012</ref><ref>[http://www.darkenergysurvey.org/DECam/DECam_add_tech.shtml Additional Information about DECam] darkenergysurvey.org </ref>
Der Start des Weltraumteleskops [[Euclid (Weltraumteleskop)|Euclid]] war für 2019 geplant<ref>[http://www.dlr.de/dlr/desktopdefault.aspx/tabid-10212/332_read-3987/year-all/ Auf der Suche nach Dunkler Energie: Das neue Weltraumteleskop Euclid] dlr.de, abgerufen am 14. September 2012 </ref>, wurde aber auf 2020 verschoben<ref>''[http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=45403 The Euclid mission has been adopted with launch planned for 2020.]'' Mission Status bei sci.esa.int, abgerufen am 2. Februar 2013.</ref><ref>Franziska Konitzer: ''[https://www.wissenschaft-online.de/alias/dunkler-kosmos/die-anderen-96-prozent/1180532?wo=1 Dunkler Kosmos: Die anderen 96 Prozent.]'' Hintergrundbericht bei Spektrum.de vom 9. Januar 2013.</ref>.

== Literatur ==
* [[Gerhard Börner]], Matthias Bartelmann: ''Astronomen entziffern das Buch der Schöpfung''. in: ''Physik in unserer Zeit.'' Weinheim 33.2002,3, S.114–120. {{ISSN|0031-9252}}
* [[Harald Lesch]], Jörn Müller: ''Kosmologie für helle Köpfe – Die dunklen Seiten des Universums''. Wilhelm Goldmann, München 2006. ISBN 3-442-15382-4
* ''Welt der Wunder.'' Stuttgart 2008, 2, S.24.
* Sidney C. Wolff, Tod R. Lauer: ''Observing dark energy.'' Astronomical Soc. of the Pacific conference series. Bd 339. San Francisco Calif. 2005. ISBN 1-58381-206-7
* Luca Amendola, et al.: ''Dark energy - theory and observations.'' Cambridge Univ. Pr., Cambridge 2010, ISBN 978-0-521-51600-6.

== Weblinks ==
* {{Alpha Centauri|89}}
* Granett, Neyrinck, Szapudi: [http://www.ifa.hawaii.edu/cosmowave/supervoids ''Cosmic imprints of supervoids and superclusters from dark energy.''] 30. Juli 2008. (engl.)
* [http://www.weltderphysik.de/gebiet/astro/dunkle-energie ''Dunkle Energie''] weltderphysik.de
* R. Fassbender u. a.: ''[http://publik.tuwien.ac.at/files/pub-et_11456.pdf VADER - a satellite mission concept for high precision dark energy studies.] (PDF; 2,8 MB)'' Int. Symposium on Astronomical Telescopes and Instrumentation. Orlando Fla 2006.
* [https://www.darkenergysurvey.org/ ''The Dark Energy Survey.''] darkenergysurvey.org
* [http://jdem.gsfc.nasa.gov/ ''The Joint Dark Energy Mission.''] jdem.gsfc.nasa.gov, abgerufen am 14. September 2012

== Einzelnachweise ==
<references/>

[[Kategorie:Kosmologie (Physik)]]

Dunkle Materie

2015-10-15T18:27:44Z

201.54.129.41: Ich habe die Kosmologie Vorlage erstellt . Es muss noch einige Verbesserungen . Sei geduldig

[[File:Dark matter diagram.svg|thumb|upright=2|Die beobachtete Umlaufgeschwindigkeit von Sternen ist in den Außenbereichen von Galaxien höher als auf Basis der sichtbaren Materie zu erwarten ist.]]
{{Kosmologie}}
Die Existenz '''Dunkler Materie''', die nicht direkt sichtbar, aber mit „[[Gravitation|Gravitations-Wechselwirkung]]“ behaftet ist, wird in der [[Kosmologie]] postuliert, weil im Standardmodell der Kosmologie nur so die Bewegung der sichtbaren [[Materie (Physik)|Materie]] erklärt werden kann, insbesondere die Geschwindigkeit, mit der sichtbare Sterne das Zentrum ihrer [[Galaxie]] umkreisen. In den Außenbereichen ist diese Geschwindigkeit deutlich höher, als man es allein auf Grund der Gravitation der Sterne, Gas- und Staubwolken erwarten würde.

Indirekt ist die Dunkle Materie durch ihre Gravitationswechselwirkung dennoch beobachtbar, z. B. durch [[Gravitationslinse]]n in der Astronomie. Nach derzeitigen Erkenntnissen ist nur etwa ein Sechstel der Materie sichtbar und im [[Standardmodell der Elementarteilchenphysik]] erfasst. Die Natur der Dunklen Materie ist eine wichtige offene Frage der [[Kosmologie]].

== Existenz und Bedeutung ==
[[Datei:080998 Universe Content 240 after Planck.jpg|mini|Materie- bzw. Energie-Anteil des Universums zum jetzigen Zeitpunkt (oben) und zur Entkopplungszeit, 380.000 Jahre nach dem Urknall (unten). Die Bezeichnung „Atome“ steht hier für „normale Materie“. Auch über die Natur der [[Dunkle Energie|Dunklen Energie]] ist wenig bekannt.]]

Nach dem [[Keplersche Gesetze|Dritten Keplerschen Gesetz]] und dem [[Newtonsches_Gravitationsgesetz|Gravitationsgesetz]] müsste die Umlaufgeschwindigkeit in den äußeren Bereichen von Galaxien abnehmen, da die sichtbare Materie innen konzentriert ist. Messungen der [[Doppler-Effekt|Doppler-Verschiebung]] zeigen jedoch, dass sie konstant bleibt oder sogar ansteigt, siehe [[Rotationskurve]]. Dies legt die Vermutung nahe, dass es dort Masse gibt, die nicht in Form von Sternen, Staub oder Gas sichtbar ist, eben ''Dunkle Materie''.<ref>{{cite web |url=http://www.astro.uni-bonn.de/~deboer/pdm/pdmdmtxt.html |title=Dunkle Materie. Weshalb? Wie viel? Wo?|publisher=www.astro.uni-bonn.de |author=Klaas S. de Boer |accessdate=2009-04-15}}</ref>

Ihre Existenz gilt bisher als nicht nachgewiesen, wird aber durch weitere astronomische Beobachtungen wie die Dynamik von [[Galaxienhaufen]] und den schon erwähnten Gravitationslinseneffekt nahegelegt, die durch die sichtbare Materie allein nicht erklärbar sind, wenn man die anerkannten Gravitationsgesetze zugrunde legt.

Der Dunklen Materie wird eine wichtige Rolle bei der Strukturbildung im Universum und bei der Galaxienbildung zugeschrieben. Messungen im Rahmen des Standardmodells der Kosmologie legen nahe, dass der Anteil der Dunklen Materie an der Gesamtmasse im Universum etwa fünfmal so hoch ist wie derjenige der gewöhnlichen (sichtbaren) Materie. Auch Photonen und Neutrinos zählen als Materie, sind aber gleichmäßig verteilt und an den beobachteten Gravitationseffekten nicht wesentlich beteiligt.

== Indizien für die Existenz Dunkler Materie ==
Es gibt gut etablierte Indizien für Dunkle Materie auf verschiedenen Größenskalen: Galaxiensuperhaufen, Galaxienhaufen und Galaxien. Der Skalenbereich zwischen Galaxien und Galaxienhaufen, insbesondere die kosmische Nachbarschaft der [[Milchstraße]], ist erst in jüngster Vergangenheit in den Fokus der Suche nach Dunkler Materie gerückt.<ref>M. J. Reid, A. Brunthaler, K. M. Menten, L. Loinard, J. Wrobel: ''Motions of Galaxies in the Local Group and Beyond: an Astro2010 Science White Paper'' [http://arxiv.org/abs/0902.3932 arXiv:0902.3932v3] 2009</ref> Ein beträchtlicher Teil der größeren [[Kugelsternhaufen]] (über 1 Mio Sonnenmassen) der Galaxie [[NGC 5128]] enthält überwiegend Dunkle Materie.<ref>Matthew A. Taylor et al.: ''Observational Evidence for a Dark Side to NGC 5128’s Globular Cluster System''. ApJ 805, 2015, S. 65. {{DOI|10.1088/0004-637X/805/1/65}} ([http://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1519/eso1519a.pdf online]).</ref>

=== Beobachtungsgeschichte ===
[[Datei:Galaxy rotation under the influence of dark matter.ogv|miniatur|uopright 3.0|Links: Animation einer Galaxie mit einer Rotationskurve, wie sie ohne Dunkle Materie zu erwarten wäre. Rechts: Galaxie mit einer flachen Rotationskurve ähnlich der Rotationskurve real beobachteter Galaxien.]]

Der niederländische Astronom [[Jan Hendrik Oort]] vermutete 1932 die Existenz Dunkler Materie im Bereich der Scheibe der Milchstraße aufgrund seiner Untersuchungen zur Anzahldichte und Geschwindigkeitsverteilung senkrecht zur Scheibe von verschiedenen Sternpopulationen und für verschiedene Abstände zur Scheibe. Er ermittelte daraus eine Massendichte in der Scheibe (in der Umgebung der Sonne) von 0,092 [[Sonnenmasse]]n pro Kubik[[parsec]], was weit größer war als die damals bekannte Dichte von 0,038 <math>M_{\odot}/\mathrm{pc}^3</math> in Form von Sternen.<ref>J.H. Oort, ''Bull. Astr. Inst. Neth.'' VI, 1932, S. 249–287 ([http://adsabs.harvard.edu/abs/1932BAN.....6..249O online]).</ref> Der heutige Wert der mit ähnlichen Methoden erschlossenen Dichte beträgt 0,1 bis 0,11 <math>M_{\odot}/\mathrm{pc}^3</math>; allerdings wurde ein Großteil der Diskrepanz als Gas und Staub identifiziert, zusammen mit der stellaren Masse 0,095 <math>M_{\odot}/\mathrm{pc}^3</math>.<ref>V.I. Korchagin et al.: ''Local Surface Density of the Galactic Disk from a 3-D Stellar-Velocity Sample''. 2003 ([http://arxiv.org/pdf/astro-ph/0308276.pdf arXiv]).</ref>

Ungefähr gleichzeitig beobachtete der Schweizer Physiker und Astronom [[Fritz Zwicky]] 1933, dass der [[Coma-Haufen]] (ein Galaxienhaufen, bestehend aus über 1000 Einzelgalaxien, mit großer Streuung der Einzelgeschwindigkeiten und einer mittleren Entfernungsgeschwindigkeit von 7.500 km/s) nicht durch die [[Gravitation]]swirkung seiner sichtbaren Bestandteile (im Wesentlichen der [[Stern]]e der Galaxien) allein zusammengehalten wird.
Er stellte fest, dass das 400-fache der sichtbaren [[Masse (Physik)|Masse]] notwendig ist, um den Haufen gravitativ zusammenzuhalten.
Seine Hypothese, dass diese fehlende Masse in Form Dunkler Materie vorliege, stieß seinerzeit in der Fachwelt auf breite Ablehnung.

Die Analyse der [[Geschwindigkeit|Umlaufgeschwindigkeiten]] von Sternen in [[Spiralgalaxie]]n durch [[Vera Rubin]] seit 1960 zeigte erneut die Problematik auf: Die Umlaufgeschwindigkeit der Sterne müsste mit zunehmendem Abstand zum Galaxiezentrum viel niedriger sein, als sie tatsächlich ist. Seitdem wurde die ''Dunkle Materie'' ernstgenommen und aufgrund detaillierter Beobachtungen in fast allen großen astronomischen Systemen vermutet.

Mit der Durchführung großräumiger Durchmusterungen von Galaxienhaufen und [[Superhaufen|Galaxiensuperhaufen]] wurde zusätzlich deutlich, dass diese Konzentration an Materie nicht allein durch die sichtbare Materie bewerkstelligt werden konnte. Von der sichtbaren Materie ist zu wenig vorhanden, um durch Gravitation die Dichtekontraste zu erzeugen. Siehe dazu auch [[Sloan Digital Sky Survey]] und [[Struktur des Kosmos]].

[[Datei:Gravitationell-lins-4.jpg|miniatur|[[Gravitationslinse]]: Die Verzerrung des Lichts einer entfernten Galaxie wird durch die Masse in einem Galaxienhaufen im Vordergrund erzeugt. Aus der Verzerrung lässt sich die Massenverteilung bestimmen, dabei tritt eine Diskrepanz zwischen beobachteter Materie und bestimmter Masse auf.]]

Vergleichende Beobachtungen des [[Gravitationslinse]]neffekts, der Galaxienverteilung und der Röntgenemission im [[1E 0657-558|Bullet-Cluster]] im Jahr 2006 stellen den bislang stärksten Hinweis auf die Existenz Dunkler Materie dar.<ref name="Clowe2006">{{Literatur
|Autor=D. Clowe u. a.
|Titel=A Direct Empirical Proof of the Existence of Dark Matter
|Sammelwerk=[[The Astrophysical Journal]]
|Band=648
|Jahr=2006
|Seiten=L109-L113
|DOI=10.1086/508162
}} {{ISSN|0004-637x}}</ref>

=== Modelle und Simulationen ===
Das Standardmodell der Kosmologie, das [[Lambda-CDM-Modell]], ergibt in der Zusammenfassung verschiedener Ergebnisse der beobachtenden Kosmologie folgende Zusammensetzung des Universums nach Massenanteil: Etwa 73 Prozent [[Dunkle Energie]], 23 Prozent Dunkle Materie, rund 4 Prozent „gewöhnliche Materie“, beispielsweise Atome, und 0,3 Prozent [[Neutrino]]s. Die „gewöhnliche Materie“ unterteilt sich dabei in ''selbstleuchtende'' (beispielsweise Sterne) und ''nicht selbstleuchtende'' Komponenten wie Planeten und vor allem kaltes Gas. Der Anteil der selbstleuchtenden Komponenten nimmt dabei nur etwa 1/10 der „gewöhnlichen Materie“ ein.

Dieses Modell hat sich auch in großräumigen [[kosmologische Simulation|kosmologischen Simulationen]] bewährt, beispielsweise in der [[Millennium-Simulation]], da es zu einer Strukturentstehung führt, die der derzeitigen Beobachtungslage entspricht. Darauf aufbauende lokale Simulationen einiger Dunkle-Materie-[[Halo (Astronomie)|Halos]], die dem der Milchstraße ähnlich sind, machen statistische Vorhersagen darüber, wie groß die Dichte der Dunklen Materie im Bereich des [[Umlaufbahn|Orbits]] der Sonne um das [[galaktisches Zentrum|galaktische Zentrum]] ist und welche Geschwindigkeitsverteilung diese Teilchen haben. Diese Parameter beeinflussen [[Teilchendetektor|Detektorexperimente]] auf der Erde, die Dunkle Materie direkt nachweisen wollen, und sind dadurch testbar.
Eine weitere Vorhersage dieser Simulationen ist das charakteristische Strahlungsmuster,<ref>[http://www.mpa-garching.mpg.de/aquarius/si_fig4d.jpg Charakteristisches Strahlungsmuster]</ref> das entsteht, wenn Dunkle Materie durch [[Annihilation]]sprozesse [[Gammastrahlung]] aussendet.

== Mögliche Formen Dunkler Materie ==
In der [[Teilchenphysik]] werden verschiedene Kandidaten als Konstituenten der Dunklen Materie diskutiert. Ein direkter Nachweis im Labor ist bislang nicht geglückt, so dass die Zusammensetzung der Dunklen Materie als unbekannt gelten muss.

=== Baryonische Dunkle Materie ===
==== Kaltes Gas ====
Da heiße Gase immer Strahlung emittieren, bleibt als erste Möglichkeit für Dunkle Materie nur ''kaltes Gas'' übrig. Gegen diese Hypothese spricht die Tatsache, dass sich kaltes Gas (unter bestimmten Umständen) durchaus erwärmen kann und selbst riesige Gasmengen nicht die benötigte Masse aufbringen könnten.

==== Kalte Staubwolken ====
Eine ähnliche Lösung stellt die mögliche Existenz ''kalter Staubwolken'' dar, die auf Grund ihrer niedrigen Temperatur nicht strahlen und somit unsichtbar wären. Allerdings würden sie das Licht von Sternen reemittieren und somit im Infrarotbereich sichtbar sein. Außerdem wären so große Mengen an Staub nötig, dass sie die Entstehung der Sterne maßgeblich beeinflusst hätten.

==== MACHOs ====
Ernstzunehmende Kandidaten waren [[Brauner Zwerg|Braune Zwerge]], die auch [[MACHO]]s (''Massive astrophysical compact [[Halo (Astronomie)|halo]] objects'') genannt werden. Es handelt sich dabei um Himmelskörper, in denen der Druck so gering ist, dass keine Kernfusion stattfinden kann, so dass sie nicht sichtbar sind. Steht ein MACHO allerdings genau vor einem Stern, so verstärkt er als Gravitationslinse dessen Strahlung. In der Tat wurde dies zwischen Erde und der [[Große Magellansche Wolke|Großen Magellanschen Wolke]] vereinzelt beobachtet. Man nimmt heute jedoch an, dass ''MACHOs'' nur einen kleinen Teil der Dunklen Materie ausmachen.

=== Nicht-baryonische Dunkle Materie ===
==== Anapole Majorana-Fermionen ====
Im Mai 2013 schlugen die theoretischen Physiker Robert Scherrer und Chiu Man Ho anapole (nichtpolige) [[Majorana-Fermion|Majorana-Fermionen]] als Träger der Dunklen Materie des Weltalls vor. Anapole Teilchen weisen ein [[Torus|toroidales]] (reifenförmiges) Feld auf, welches bewirkt, dass ein [[elektrisches Feld]] in diesem Torus (Reifen) kreisförmig eingeschlossen bleibt und sich dadurch nicht äußerlich bemerkbar macht.<ref>{{Internetquelle | url=http://phys.org/news/2013-06-simple-theory-dark.html | titel=Simple theory may explain dark matter | hrsg=Phys.org | datum=2013-06-10 | zugriff=2013-06-11 | sprache=en }}</ref><ref>{{Internetquelle | url=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269313003286 | titel=Anapole dark matter | titelerg= | autor=Chiu Man Ho, Robert J. Scherrer | hrsg=Elsevier | werk=Physics Letters B Volume 722, Issues 4–5, Pages 341–346 | datum=2013-05-24 | zugriff=2013-06-11 | sprache=en }}</ref> Dies steht im Gegensatz zu den bekannten elektrischen [[Monopol (Physik)|Monopolen]] und magnetischen [[Dipol|Dipolen]], deren Felder mit abnehmender Intensität ([[Coulombsches Gesetz]]) in die Umgebung ausstrahlen.

Im [[Standardmodell|Standardmodell der Teilchenphysik]] ist keines der [[Elementarteilchen]] ein Majorana-Fermion. Stattdessen werden hier alle Fermionen durch Dirac-Spinoren beschrieben, auch die [[Neutrino]]s, die damit von Antineutrinos unterscheidbar wären. Allerdings sind die Neutrinos im Standardmodell im Widerspruch zu experimentellen Ergebnissen masselos.
Eine populäre Erklärung für die beobachteten Neutrinomassen, der ''See-Saw Mechanismus'', erfordert dagegen die Beschreibung der Neutrinos durch Majorana-Spinoren und damit die Gleichheit von Neutrinos und Antineutrinos. Dies würde wiederum eine Verletzung der [[Leptonenzahl]]erhaltung implizieren, da Teilchen und Antiteilchen dieselbe Leptonenzahl zugewiesen wird.

Ob zwischen Neutrinos und Antineutrinos unterschieden werden kann, ist derzeit noch offen. Eine Möglichkeit zur experimentellen Klärung bietet der [[Doppelter Betazerfall #Neutrinoloser Doppel-Betazerfall|neutrinolose Doppel-Betazerfall]], der nur möglich ist, falls Neutrinos Majorana-Teilchen sind. Nach diesem Zerfallsmodus wird in Experimenten wie [[GERDA-Experiment|GERDA]]<ref>{{Literatur | Autor = M.Agostini et al. | Titel = Results on neutrinoless double beta decay of 76Ge from GERDA Phase I | Sammelwerk = Phys. Rev. Lett | Band = 111 | Jahr = 2013 | Datum = 2013-11-20| Seiten = 122503 | DOI= 10.1103/PhysRevLett.111.122503 | Online=http://de.arxiv.org/abs/1307.4720}}</ref> oder [[Enriched Xenon Observatory|EXO]]<ref>[http://www-project.slac.stanford.edu/exo/ Enriched Xenon Observatory]</ref> gesucht.

==== Heiße Dunkle Materie (HDM) ====
[[Neutrino]]s galten lange Zeit als naheliegende Kandidaten für heiße Dunkle Materie, da ihre Existenz bereits gesichert ist, im Gegensatz zu anderen Kandidaten für dunkle Materie. Allerdings ist die maximale Masse der Neutrinos nach neueren Erkenntnissen nicht ausreichend, um das Phänomen zu erklären. Bestünde die Dunkle Materie aber zum Großteil aus schnellen, leichten Teilchen, d. h. heißer Dunkler Materie, hätte dies für den Strukturierungsprozess im Universum ein [[Top-down|Top-Down]]-Szenario zur Folge. Dichteschwankungen wären zuerst auf großen Skalen kollabiert, es hätten sich erst Galaxienhaufen, dann Galaxien, Sterne, usw. gebildet. Beobachtungen lehren jedoch das Gegenteil. Altersbestimmungen von Galaxien haben ergeben, dass diese vorwiegend alt sind, während manche Galaxienhaufen sich gerade im Entstehungsprozess befinden. Ein [[Bottom-up|Bottom-Up]]-Szenario, eine hierarchische Strukturentstehung, gilt als erwiesen. Daher kann heiße Dunkle Materie allenfalls einen kleinen Teil der gesamten Dunklen Materie ausmachen.

Ein weiterer Kandidat aus dem Neutrino-Sektor ist ein schweres [[steriles Neutrino]], dessen Existenz aber ungeklärt ist. Aufgrund der „Sterilität“ könnte es sehr viel massiver sein als die Standardmodell-Neutrinos und so einige der Probleme der HDM umgehen.

==== Kalte Dunkle Materie (CDM) ====
[[Datei:COSMOS_3D_dark_matter_map.jpg|miniatur|Dreidimensionale Karte einer Verteilung Dunkler Materie anhand von Messergebnissen mittels Gravitationslinseneffekts des [[Hubble-Weltraumteleskop]]s ]]
Diese Variante umfasst noch unbeobachtete Elementarteilchen, die nur der Gravitation und der [[Schwache Wechselwirkung|schwachen Wechselwirkung]] unterliegen, die sogenannten ''[[WIMP]]s'' ({{enS|''Weakly Interacting Massive Particles''}}, {{deS|''schwach wechselwirkende massive Teilchen''}}). WIMPs lassen sich mit einer hierarchischen Entstehung des Universums vereinbaren.

Kandidaten ergeben sich aus der Theorie der [[Supersymmetrie]], die die Artenvielfalt im Teilchenzoo gegenüber dem Standardmodell verdoppelt. Die hypothetischen Teilchen sind meist instabil und zerfallen in das leichteste unter ihnen (LSP, [[leichtestes supersymmetrisches Teilchen]]). Beim LSP könnte es sich um das leichteste der vier [[Neutralino]]s handeln.

Erhebliche Abweichungen der astronomischen Beobachtungen von den Vorhersagen des CDM-Modells ergab eine 2010 veröffentlichte internationale Studie unter Federführung von [[Pavel Kroupa]]. So entsprechen etwa [[Leuchtkraft]] und Verteilung von [[Galaxie|Satellitengalaxien]] der [[Lokale Gruppe|Lokalen Gruppe]] nicht den Erwartungen. Kroupa sieht in den erhobenen Daten eine so starke Kollision mit der CDM-Theorie, dass „diese nicht mehr zu halten scheint“.<ref>[http://www3.uni-bonn.de/Pressemitteilungen/158-2010 ''Studie weckt massive Zweifel an Existenz Dunkler Materie''.] Pressemitteilung der Universität Bonn, 10. Juni 2010</ref><ref>[http://www.dieuniversitaet-online.at/beitraege/news/dunkle-materie-in-der-krise/69.html ''Dunkle Materie in der Krise'']. Online-Zeitung der Universität Wien, 18. November 2010</ref><ref>P. Kroupa et al.: ''[http://www.aanda.org/index.php?option=com_article&access=doi&doi=10.1051/0004-6361/201014892&Itemid=129 Local-Group tests of dark-matter Concordance Cosmology: Towards a new paradigm for structure formation]''. Astronomy & Astrophysics, Volume 523, November-December 2010</ref>

Andererseits wollen Forscher mit tiefgekühlten Halbleiterdetektoren (CDMS, {{lang|en|''Cryogenic Dark Matter Search''}}) im {{lang|en|[[Soudan Underground Laboratory]]}} drei Stoßereignisse von LSTs mit Atomkernen beobachtet haben – bei geschätzt 0,7 Hintergrundereignissen.<ref>
[[Texas A&M University]]: [http://www.science.tamu.edu/articles/1052 ''Dark Matter Search Results Indicate First Hint of WIMP-like Signal''], April 2013.
</ref><ref>
R. Agnese (CDMS Collaboration): ''Dark Matter Search Results Using the Silicon Detectors of CDMS II''. [http://arxiv.org/abs/1304.4279 arXiv:1304.4279], April 2013.</ref>

Ein weiterer Hinweis kommt von der Zusammensetzung der Kosmischen Strahlung: Für Teilchenenergien jenseits 10 GeV werden unerwartet viele [[Positron]]en gefunden (Antiteilchen des Elektrons). Erste solche Messungen kamen vom Experiment PAMELA<ref>
O. Adriani et al. (PAMELA Kollaboration): ''A statistical procedure for the identification of positrons in the PAMELA experiment''. Astroparticle Physics 34, 2010, S. 1–11, {{DOI|10.1016/j.astropartphys.2010.04.007}}, ([http://arxiv.org/abs/1001.3522 arXiv:1001.3522]).
</ref><ref>
Bob Yirka: [http://phys.org/news/2013-08-pamela-positrons.html ''New data from PAMELA provides better measure of positrons'']. phys.org, Aug. 2013.
</ref> auf dem russischen Satelliten [[Resurs-DK1]] und vom [[Fermi Gamma-ray Space Telescope]]<ref>
Philippe Bruel: ''Gamma rays, electrons and positrons up to 3 TeV with the Fermi Gamma-ray Space Telescope''. Konferenzbeitrag Juni 2012, [http://arxiv.org/abs/1210.2558 arXiv:1210.2558] Okt. 2012.
</ref>. Genauere Daten, insbesondere eine niedrigere obere Grenze für die Anisotropie,<ref>
M. Aguilar (AMS Kollaboration): ''First Result from the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station: Precision Measurement of the Positron Fraction in Primary Cosmic Rays of 0.5–350 GeV''. Phys. Rev. Lett. 110, April 2013, {{DOI|10.1103/PhysRevLett.110.141102}}.
</ref> liefert seit Mai 2011 das [[Alpha-Magnet-Spektrometer]] an Bord der [[ISS]]. Eine Erklärung für den Überschuss an Positronen wäre die Paarvernichtung kollidierender Dunkle-Materie-Teilchen. Die gemessene Positronenverteilung ist allerdings auch vereinbar mit [[Pulsar]]en als Positronenquelle oder mit speziellen Effekten während der Ausbreitung der Teilchen. Es wird erhofft, dass nach längerer Messzeit genügend Daten vorhanden sind, sodass Klarheit über die Ursache des Positronenüberschusses gewonnen werden kann.

==== Axionen ====
Ein weiterer Kandidat, das [[Axion]], ist ein hoch hypothetisches [[Elementarteilchen]] zur Erklärung der in der [[Quantenchromodynamik]] problematischen elektrischen Neutralität des [[Neutron]]s.

== Alternative Erklärungsversuche der Beobachtungen ==
Alle obigen Erklärungsansätze nehmen implizit an, dass die Gravitation dem Newtonschen Gravitationsgesetz bzw. der [[Allgemeine Relativitätstheorie|Allgemeinen Relativitätstheorie]] gehorcht. Eine Minderheit von Astronomen vertritt die [[Modifizierte Newtonsche Dynamik|MOND]]-Hypothese ('''Mo'''difizierte '''N'''ewtonsche '''D'''ynamik) als Alternative zur Dunklen Materie,<ref>[http://www.weltderphysik.de/de/4245.php?ni=1388 Satellitengalaxien kontra Dunkle Materie]</ref> nach der die [[Äquivalenzprinzip (Physik)|Äquivalenz von träger und schwerer Masse]] bei extrem kleinen Beschleunigungen nicht mehr gilt.

== Siehe auch ==
* [[Silk-Dämpfung]]

== Literatur ==
* David B. Cline: ''Die Suche nach Dunkler Materie.'' In: ''[[Spektrum der Wissenschaft]].'' 10, 5, Oktober 2003, {{ISSN|0170-2971}}, S. 44–51.
* David B. Cline (Hrsg.): ''Sources and detection of dark matter and dark energy in the universe.'' Springer, Berlin u. a. 2001, ISBN 3-540-41216-6 (''Physics and astronomy online library'').
* Ken Freeman, Geoff McNamara: ''In search of dark matter.'' Springer, Berlin u. a. 2006, ISBN 0-387-27616-5 (''Springer Praxis books in popular astronomy'').
* Dan Hooper: ''Dunkle Materie. Die kosmische Energielücke.'' Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2009, ISBN 978-3-8274-2030-5 (''Spektrum-Akademischer-Verlag-Sachbuch'').
* [[Hans Klapdor-Kleingrothaus|H. V. Klapdor-Kleingrothaus]], [[Richard Arnowitt|R. Arnowitt]] (Hrsg.): ''Dark matter in astro- and particle physics.'' Springer, Berlin u. a. 2005, ISBN 3-540-26372-1.
* Wolfgang Rau: ''Auf der Suche nach der Dunklen Materie.'' In: ''[[Sterne und Weltraum]].'' 44, 1, 2005, {{ISSN|0039-1263}}, S. 32–42.
* Robert H. Sanders: ''The Dark Matter Problem. A Historical Perspective.'' Cambridge University Press, Cambridge u. a. 2010, ISBN 978-0-521-11301-4.
* [[James Trefil]]: ''Fünf Gründe, warum es die Welt nicht geben kann.'' Rowohlt, Reinbek 1997, ISBN 3-499-19313-2.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Dark matter|Dunkle Materie}}
* {{DNB-Portal|4230260-2|TYP=Literatur zum Thema}}
* {{Alpha Centauri|12}}
* {{Alpha Centauri|42}}
* [http://www.wissenschaft-online.de/artikel/1039977 ''Das kosmologische Standardmodell auf dem Prüfstand''] Spektrum der Wissenschaft, August 2010 (PDF, 10 Seiten, 314 KiB)
* [http://people.roma2.infn.it/~dama/web/home.html The DAMA Project]
* [http://www.weltderphysik.de/gebiet/astro/dunkle-materie-und-dunkle-energie/ Artikelsammlung zu Dunkler Materie] – von ''Welt der Physik''
* [http://www.issibern.ch/PDF-Files/Spatium_7.pdf ISSI Publikation: In Search of the Dark Matter in the Universe] (englisch, PDF, 695 KiB)
* [http://timms.uni-tuebingen.de/Browser/Browser01.aspx?path=%2fUniversit%C3%A4t+T%C3%BCbingen%2fMathematisch-Naturwissenschaftliche+Fakult%C3%A4t%2fPhysik%2fLecture+Astroparticle+Physics+-+Dark+Matter+SoSe+2005%2f Lecture Astroparticle Physics - Dark Matter] Videoaufzeichnungen einer Vorlesung zum Thema Dunkle Materie. Auf TIMMS, dem Tübinger Internet Multimedia Server der [[Universität Tübingen]].

== Einzelnachweise und Fußnoten ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4230260-2}}

[[Kategorie:Kosmologie (Physik)]]
[[Kategorie:Wikipedia:Artikel mit Video]]

Edwin Hubble

2015-10-15T18:26:59Z

201.54.129.41: Ich habe die Kosmologie Vorlage erstellt . Es muss noch einige Verbesserungen . Sei geduldig

[[Datei:Edwin-hubble.jpg|miniatur|Edwin Hubble]]
{{Kosmologie}}
'''Edwin Powell Hubble''' (* [[20. November]] [[1889]] in [[Marshfield (Missouri)|Marshfield]], [[Missouri]]; † [[28. September]] [[1953]] in [[San Marino (Kalifornien)|San Marino]], [[Kalifornien]]) war ein [[US-Amerikaner|US-amerikanischer]] [[Astronom]]. Er entdeckte die Natur der Spiralnebel und die [[Hubble-Konstante]] der galaktischen [[Kosmologie]] und ist Namensgeber des [[Hubble-Weltraumteleskop]]s.

== Leben und Werk ==
[[Datei:100inchHooker.jpg|miniatur|hochkant|links|Der Hooker-Spiegel am Mount-Wilson-Observatorium diente Hubble zur Messung der Rotverschiebung der Spektren von sich wegbewegenden Galaxien.]]
Hubble studierte [[Physik]] und [[Astronomie]] in [[Chicago]] und beendete dies 1910 mit dem Abschluss als [[Bachelor of Science]]. Anschließend verließ er die USA zum Studium der [[Rechtswissenschaft]]en in [[Oxford]], wo er als [[Master]] abschloss und nach drei Jahren in die USA zurückkehrte.

Als es [[Vesto Slipher]] 1912 am [[Lowell-Observatorium]] in Flagstaff (Arizona) gelang, erstmals die [[Radialgeschwindigkeit]] eines [[Spiralnebel]]s zu messen, war auch Hubble als Student mit der Relativgeschwindigkeit des [[Andromedagalaxie|Andromedanebels]] (M31) zum [[Milchstraße]]nsystem befasst. Am [[Mount-Wilson-Observatorium]] konnte er 1923 nachweisen, dass M31 weit außerhalb unserer Galaxis liegt. Die Ergebnisse seiner Beobachtungen und Berechnungen, ''Cepheids in Spiral Nebulae'', legte er zur Jahreswende 1924/25 der Jahrestagung der US-amerikanischen Astronomenvereinigung [[American Astronomical Society|AAS]] vor, auf der sie am 1. Januar 1925 vorgetragen wurden.

Aufgrund der räumlichen Verteilung anderer [[Galaxie]]n, sowie ihrer im [[Linienspektrum|Spektrum]] u .a. von [[Milton Humason]] nachgewiesenen [[Rotverschiebung]], postulierte der belgische Priester [[Georges Lemaître]] im Juni 1927 die [[Expansion des Weltalls]] im Einklang mit Einsteins [[Allgemeine Relativitätstheorie|Allgemeiner Relativitätstheorie]]. Hubble veröffentlichte zwei Jahre später, 1929, mit zusätzlichen Daten denselben linearen Zusammenhang zwischen der Rotverschiebung und der Verteilung extragalaktischer Nebel, zog jedoch nicht die physikalische Schlussfolgerung einer Expansion des Weltalls und vermutete ein bisher unentdecktes Naturprinzip hinter der Rotverschiebung. Dennoch wird in der öffentlichen Wahrnehmung diese Entdeckung Lemaîtres häufig Hubble zugeschrieben.

Hubble und Humason entdeckten auf Basis der Arbeiten [[Vesto Slipher|Sliphers]], dass die Spektren verschiedener Galaxien nicht etwa zu gleichen Teilen ins Rote und Blaue verschoben sind, sondern dass es erheblich mehr rotverschobene Spektren gibt. Interpretiert man die Frequenzverschiebung als [[Dopplereffekt]], so lässt sich ableiten, dass sich fast alle beobachteten Galaxien von uns entfernen. Hubble war auch der Erste, der einen direkten proportionalen Zusammenhang zwischen Rotverschiebung und Entfernung der Galaxien aufstellte, was bedeuten würde, dass sich diese fernen ''Weltinseln'' umso schneller von uns fortbewegen, je weiter sie entfernt sind. Hubble selbst benutzte den Ausdruck 'scheinbare Geschwindigkeit', da er zurückhaltend war in der physikalischen Interpretation der Beobachtungen.

Die Größe, welche diese Expansion beschreibt, wird ihm zu Ehren die [[Hubble-Konstante]] ''H'' genannt. Mit ihrer Hilfe lässt sich das Alter des Weltraums abschätzen.

Hubble hat auch die [[Hubble-Sequenz]] entwickelt, ein morphologisches Ordnungsschema für Galaxien. Am 30. August 1935 entdeckte er den [[Asteroid]]en [[(1373) Cincinnati|Cincinnati]].

Am 28. September 1953 starb Hubble mit 63 Jahren, während er für mehrere Beobachtungsnächte auf dem [[Palomar-Observatorium]] die Vorbereitungen traf, an einem [[Schlaganfall]].

== Würdigungen ==
1935 wurde ihm die [[Barnard-Medaille]] verliehen. 
1940 wurde er mit der [[Goldmedaille der Royal Astronomical Society]] ausgezeichnet.

Das [[Hubble-Weltraumteleskop]] (HST) wurde ebenfalls nach ihm benannt. Durch von der Erdatmosphäre ungestörte Beobachtungsmöglichkeiten können seine [[CCD-Sensor]]en feinste Details der [[Planet]]en und Sternsysteme aufnehmen.

Der Mondkrater [[Hubble (Mondkrater)|Hubble]] und der Asteroid [[(2069) Hubble]] sind nach ihm benannt.

== Literatur ==
* Alexander S. Sharov, Igor D. Novikov: ''Edwin Hubble. Der Mann, der den Urknall entdeckte.'' Basel, 1994, ISBN 3-7643-5008-3.
* Harry Nussbaumer: ''Achtzig Jahre expandierendes Universum.'' Sterne und Weltraum 46(6), S. 36–44 (2007), {{ISSN|0039-1263}}.


== Weblinks ==
{{commons|Edwin Powell Hubble|Edwin Hubble}}
* {{DNB-Portal|119183684}}
* [http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-abs_connect?db_key=AST&db_key=PRE&qform=AST&arxiv_sel=astro-ph&arxiv_sel=cond-mat&arxiv_sel=cs&arxiv_sel=gr-qc&arxiv_sel=hep-ex&arxiv_sel=hep-lat&arxiv_sel=hep-ph&arxiv_sel=hep-th&arxiv_sel=math&arxiv_sel=math-ph&arxiv_sel=nlin&arxiv_sel=nucl-ex&arxiv_sel=nucl-th&arxiv_sel=physics&arxiv_sel=quant-ph&arxiv_sel=q-bio&sim_query=YES&ned_query=YES&adsobj_query=YES&aut_logic=OR&obj_logic=OR&author=Hubble%2C+E.&object=&start_mon=&start_year=&end_mon=&end_year=&ttl_logic=OR&title=&txt_logic=OR&text=&nr_to_return=200&start_nr=1&jou_pick=ALL&ref_stems=&data_and=ALL&group_and=ALL&start_entry_day=&start_entry_mon=&start_entry_year=&end_entry_day=&end_entry_mon=&end_entry_year=&min_score=&sort=SCORE&data_type=SHORT&aut_syn=YES&ttl_syn=YES&txt_syn=YES&aut_wt=1.0&obj_wt=1.0&ttl_wt=0.3&txt_wt=3.0&aut_wgt=YES&obj_wgt=YES&ttl_wgt=YES&txt_wgt=YES&ttl_sco=YES&txt_sco=YES&version=1 Veröffentlichungen von E. Hubble] im [[Astrophysics Data System]]
* [http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-abs_connect?db_key=AST&db_key=PHY&db_key=PRE&qform=AST&arxiv_sel=astro-ph&arxiv_sel=cond-mat&arxiv_sel=cs&arxiv_sel=gr-qc&arxiv_sel=hep-ex&arxiv_sel=hep-lat&arxiv_sel=hep-ph&arxiv_sel=hep-th&arxiv_sel=math&arxiv_sel=math-ph&arxiv_sel=nlin&arxiv_sel=nucl-ex&arxiv_sel=nucl-th&arxiv_sel=physics&arxiv_sel=quant-ph&arxiv_sel=q-bio&sim_query=YES&ned_query=YES&adsobj_query=YES&aut_logic=OR&obj_logic=OR&author=&object=&start_mon=12&start_year=1953&end_mon=09&end_year=1954&ttl_logic=OR&title=Hubble&txt_logic=OR&text=&nr_to_return=200&start_nr=1&jou_pick=ALL&ref_stems=&data_and=ALL&group_and=ALL&start_entry_day=&start_entry_mon=&start_entry_year=&end_entry_day=&end_entry_mon=&end_entry_year=&min_score=&sort=SCORE&data_type=SHORT&aut_syn=YES&ttl_syn=YES&txt_syn=YES&aut_wt=1.0&obj_wt=1.0&ttl_wt=0.3&txt_wt=3.0&aut_wgt=YES&obj_wgt=YES&ttl_wgt=YES&txt_wgt=YES&ttl_sco=YES&txt_sco=YES&version=1 Nachrufe auf E. Hubble] im [[Astrophysics Data System]]
* [[Wiener Zeitung]]: {{ Webarchiv | url=http://www.wienerzeitung.at/Desktopdefault.aspx?TabID=3946&Alias=wzo&lexikon=Astronomie&letter=A&cob=4370 | wayback=20100308130753 | text=Chr. Pinter: Rekordjäger im Nebelreich}}
* [http://www.thur.de/philo/tanja/expansion/22.htm ''Edwin Hubble und die Hubblekonstante''] (eine [http://www.thur.de/philo/tanja/expansion/ Projektarbeit] am Carl-Zeiss-Gymnasium Spezi in Jena/Thüringen)

{{Normdaten|TYP=p|GND=119183684|LCCN=n/81/114174|NDL=00551529|VIAF=76485418}}

{{SORTIERUNG:Hubble, Edwin}}
[[Kategorie:Astronom (20. Jahrhundert)]]
[[Kategorie:US-Amerikaner]]
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[[Kategorie:Gestorben 1953]]
[[Kategorie:Mann]]
[[Kategorie:Namensgeber für einen Asteroiden]]

{{Personendaten
|NAME=Hubble, Edwin
|ALTERNATIVNAMEN=Hubble, Edwin Powell
|KURZBESCHREIBUNG=US-amerikanischer Astronom
|GEBURTSDATUM=20. November 1889
|GEBURTSORT=[[Marshfield (Missouri)|Marshfield]], [[Missouri]], [[Vereinigte Staaten|USA]]
|STERBEDATUM=28. September 1953
|STERBEORT=[[San Marino (Kalifornien)|San Marino]], [[Kalifornien]]
}}

Hubble-Konstante

2015-10-15T18:25:35Z

201.54.129.41: Ich habe erstellt und die Kosmologie Vorlage. Es muss noch einige Verbesserungen . Sei geduldig

[[Datei:Expansion des Universums.png|miniatur|Entwicklungsstadien des Universums (nur zur Illustration, nicht maßstäblich)]]
{{Kosmologie}}
Die '''Hubble-Konstante''' ''H''0, benannt nach dem US-amerikanischen Astronomen [[Edwin Hubble]], ist eine der fundamentalen Größen der [[Kosmologie]]. Sie beschreibt die Rate der [[Expansion des Universums]] zum heutigen Zeitpunkt. Mittlerweile wird auch häufig der Begriff '''Hubble-Parameter''' verwendet, da die Hubble-Konstante genau genommen keine Konstante ist, sondern sich mit der Zeit verändert. Der homogene Vorgang der Expansion wird als '''Hubble-Fluss''' bezeichnet.

Der aktuelle Wert (August 2012) für die Hubble-Konstante wurde durch die sehr präzise Kalibrierung der [[Cepheiden]] als [[Standardkerze|Standardkerzen]] im mittleren Infrarot mit Hilfe des [[Spitzer-Weltraumteleskop]]s ermittelt<ref name="rothpe01">{{Literatur | Autor = Wendy L. Freedman, Barry F. Madore, Victoria Scowcroft, Chris Burns, Andy Monson, S. Eric Persson, Mark Seibert, Jane Rigby | Titel = Carnegie Hubble Program: A Mid-Infrared Calibration of the Hubble Constant | Sammelwerk = The Astrophysical Journal | Band = 758 | Jahr = 2012 | Datum = 2012-10-10| Nummer = 1| Seiten = 24| DOI= 10.1088/0004-637X/758/1/24 | arxiv=1208.3281}}</ref> und beträgt

:<math>H_0 \approx (74{,}3 \pm 2{,}1) \ \frac{\mathrm{km}}{\mathrm{s \cdot Mpc}}</math>

mit Mpc für Mega[[parsec]].

Es gibt jedoch auch andere Resultate [[Hubble-Konstante#Messungen|durch verschiedenste Messmethoden]].

== Definition ==
Die Expansion des Universums wird quantitativ beschrieben durch den [[Skalenfaktor]] ''a''(''t''), dessen zeitliche Entwicklung als Lösung der [[Friedmann-Gleichungen]] der [[relativistisch]]en Kosmologie gegeben ist. Der zeitabhängige ''Hubble-Parameter'' beschreibt die Expansionsrate und ist definiert durch

:<math>H(t) = \frac{\dot a(t)}{a(t)},</math>

wobei <math>\dot a(t)</math> die zeitliche [[Differentialrechnung|Ableitung]] des Skalenfaktors ist.

Der heutige Wert des Hubble-Parameters wird als ''Hubble-Konstante'' <math>H_0</math> bezeichnet:

:<math>H_0 = H(t_0)</math>

mit dem [[Weltalter]] <math>t_0</math>. Der gemessene Wert der Hubble-Konstante liefert die [[notwendig]]e [[Anfangsbedingung]] zur Lösung der Friedmann-Gleichungen.

Im lokalen Universum (also über Entfernungen, die klein sind im Vergleich zum Radius des [[beobachtbares Universum|beobachtbaren Universums]]) ist die Hubble-Konstante die [[Proportionalitätskonstante]] der (näherungsweise) linearen Beziehung zwischen den Entfernungen ''D'' von [[Galaxie]]n und den aus ihren [[Linienspektrum|Spektren]] gemessenen [[Rotverschiebung]]en ''z'':

:<math>c \cdot z \approx H_0 \cdot D.</math>

Dabei ist c die [[Lichtgeschwindigkeit]].

Häufig wird das Produkt <math>c \cdot z</math> im Sinne des [[Dopplereffekt]]s als Rezessionsgeschwindigkeit <math>v</math> interpretiert, man erhält dann

:<math>\Leftrightarrow v \approx H_0 \cdot D.</math>

Die genaue Beziehung zwischen kosmologischer Rotverschiebung und Entfernung ist [[lineare Funktion|nichtlinear]] und erfordert eine [[Integralrechnung|Integration]] über den zeitlichen Verlauf des Skalenfaktors ''a''(''t'').

Erste Messungen ergaben für die Hubble-Konstante ''H''0 in [[Internationales Einheitensystem|SI]]-Einheiten einen Wert von 2,3·10−18 s−1. Zumeist wählt man jedoch eine traditionelle Einheit und erhält dann 72 km s−1 [[Parsec|Mpc]]−1. Dieser Zahlenwert ist so zu verstehen: man beobachtet zwei Galaxien A und B und misst ihre [[Spektrallinie]]n. Unterscheiden sich die [[Wellenlänge]]n so, dass sich für die Galaxie A ein um 72 km/s höherer Wert <math>c \cdot z</math> ergibt als für B, so sollte die Galaxie A etwa 1 Mpc (das sind etwa drei Millionen [[Lichtjahr]]e) weiter entfernt sein als die Galaxie B.

Da Galaxien nicht nur der kosmischen Expansion folgen, sondern zusätzlich eigene Bewegungen von typisch einigen hundert km/s zeigen, müssen viele Galaxien über einen genügend großen Entfernungsbereich untersucht werden, um beide Effekte zu trennen. Die durch die kosmische Expansion bedingte „Geschwindigkeit“ <math>c \cdot z</math> und die kosmologische Rotverschiebung haben einen anderen Ursprung als eine Eigengeschwindigkeit und die mit ihr durch den Dopplereffekt verbundene Rot- oder Blauverschiebung.

== Hubble-Diagramm ==
Die Auftragung der Rotverschiebung von astronomischen Objekten gegen ihre Entfernung von der Erde wird '''Hubble-Diagramm''' genannt. Ein sich gleichmäßig ausdehnendes Universum führt dazu, dass die Objekte in diesem Diagramm entlang einer durch den Ursprung führenden Geraden angeordnet sind. Die Steigung dieser Geraden ist die Hubble-Konstante.

Das erste Hubble-Diagramm wurde 1929 von Edwin Hubble veröffentlicht.<ref name="Kirshner2004">{{Literatur | Autor = Robert P. Kirshner | Titel = Hubble’s diagram and cosmic expansion | Sammelwerk = Proceedings of the National Academy of Sciences | Band = 101 | Jahr = 2004 | Datum = 2004-06-01| Nummer = 1| Seiten = 8–13| DOI= 10.1073/pnas.2536799100}}</ref> In dieser Veröffentlichung berichtete er von einem linearen Zusammenhang zwischen der Entfernung von Galaxien ({{lang|en|''extragalactic nebula''}}) und ihrer Rotverschiebung.<ref>{{Literatur | Autor = Edwin Hubble | Titel = A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae | Sammelwerk = Proceedings of the National Academy of Sciences | Band = 15 | Jahr = 1929 | Datum = 1929-03-15| Nummer = 3| Seiten = 168–173| DOI= 10.1073/pnas.15.3.168}}</ref> Die Bestimmung des Abstands eines weit entfernten astronomischen Objekts ohne Rückgriff auf die Rotverschiebung erfolgt aus der Helligkeit von [[Standardkerze]]n. Das Bild des Objekts muss dazu so gut aufgelöst sein, dass kein Licht anderer Objekte das Messergebnis verfälscht. Dies wird mit zunehmender Entfernung immer schwieriger. Die im ersten Hubble-Diagramm verwendeten Daten reichten bis zu einem Abstand von etwa 2 [[Parsec|Mpc]]. Knapp ein Jahrhundert später sind Messungen bis etwa 700 Mpc möglich.<ref>''[http://www.pnas.org/content/101/1/8/F3.expansion.html|Fig. 3 Hubble Diagram for Type 1A Supernovae].'' In: {{Literatur | Autor = Robert P. Kirshner | Titel = Hubble’s diagram and cosmic expansion | Sammelwerk = Proceedings of the National Academy of Sciences | Band = 101 | Jahr = 2004 | Datum = 2004-06-01| Nummer = 1| Seiten = 8–13| DOI= 10.1073/pnas.2536799100}}</ref> Dadurch ist eine erheblich zuverlässigere Angabe der Hubble-Konstante möglich.

== Messungen ==
[[Bild:Hubble-constant-vers2.png|thumb|right|Hubble-Konstante mit Fehlertoleranz über Messverfahren]]

=== Spitzer-Weltraumteleskop ===
Unter Verwendung von Daten des [[Spitzer-Weltraumteleskop]]s, basierend auf Beobachtungen im 3,6-μm-Bereich (mittleres [[Infrarot]]) zur Neukalibrierung der [[Cepheiden]]-Distanzskala, erhielten die Wissenschaftler des {{lang|en|''Carnegie Hubble Programs''}} neue, hochgenaue Werte für die Hubble-Konstante. Dadurch konnte dieser nun um einen Faktor 3 genauer bestimmt werden. Er beträgt (74,3 ± 2,1) km/(s·Mpc). Damit hat die Hubble-Konstante nur noch eine Unsicherheit von drei Prozent.<ref name="rothpe01" /> (Stand 16. August 2012)

:<math>H_0 \approx (74{,}3 \pm 2{,}1) \ \frac{\mathrm{km}}{\mathrm{s \cdot Mpc}}</math>

=== Hubble-Weltraumteleskop ===
Das [[Hubble-Weltraumteleskop]] ist in der Lage, mit Hilfe einer Entfernungsskala Entfernungen im [[Universum]] und damit auch die Expansionsrate des Universums zu ermitteln. Als [[Indikator]]en dazu dienen [[Cepheiden]] (pulsierende Sterne mit einem Zusammenhang zwischen Periode und maximaler [[Leuchtkraft]]) und [[Supernova]]e vom Typ Ia ([[Standardkerze]]n). So wurde der z. Z. genaueste Wert für die Hubble-Konstante ermittelt:<ref>[http://www.astronews.com/news/artikel/2009/05/0905-010.shtml Hubble-Konstante Mai 2009 (Hubble)]</ref>

:<math>H_0 \approx (74{,}2 \pm 3{,}6) \ \frac{\mathrm{km}}{\mathrm{s \cdot Mpc}}</math>

==== Gravitationslinseneffekt ====
Eine vergleichsweise neue Methode macht sich den [[Gravitationslinseneffekt]] zunutze. Dabei werden Helligkeitsschwankungen um eine Gravitationslinse ausgewertet. Das Licht einer Quellgalaxie wird durch eine davorliegende Galaxie abgelenkt, wodurch sich mehrere Abbilder der Quelle ergeben. Ändert sich nun die [[Helligkeit]] der Quellgalaxie, so macht sich dies zu unterschiedlichen Zeiten in den verschiedenen Abbildern bemerkbar. Aus dem Zeitunterschied lässt sich dann die absolute Entfernung berechnen. Aus der ermittelten Entfernung und der Rotverschiebung als Maß für die Geschwindigkeit, mit der sich Objekte von uns wegbewegen, lässt sich die Expansionsrate des Universums bestimmen. Die Auswertung von Hubble-Bildern nach der Gravitationslinsen-Methode ergibt:<ref>[http://www.astronews.com/news/artikel/2010/03/1003-002.shtml Hubble-Konstante März 2010 (Gravitationslinsen)]</ref>

:<math>H_0 \approx (69{,}7 \pm 4{,}9) \ \frac{\mathrm{km}}{\mathrm{s \cdot Mpc}}</math>

=== WMAP ===
Die [[Raumsonde]] [[Wilkinson Microwave Anisotropy Probe|WMAP]] bedient sich der Temperaturverteilung der [[elektromagnetische Strahlung|elektromagnetischen Strahlung]] im [[Mikrowellen]]bereich. Einen Teil dieser Mikrowellenstrahlung liefert die [[kosmische Hintergrundstrahlung]], die auf den [[Urknall]] zurückgeführt wird. Man misst extrem geringe Temperaturschwankungen ([[Anisotropie]]n), die durch [[Streuung (Physik)|Streuung]] der Strahlung an den ersten Urgalaxien verursacht wurden und deren Muster bis heute erhalten sind. Aus fünf Jahren Messungen mit WMAP (WMAP5 genannt) ergibt sich:<ref>[http://www.kosmologs.de/kosmo/blog/einsteins-kosmos/allgemein/2008-03-07/wmap5-neues-von-den-eigenschaften-des-universums Hubble-Konstante Oktober 2008 (WMAP5)]</ref><ref>{{Literatur | Autor = E. Komatsu u. a. | Titel = Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Cosmological Interpretation | Sammelwerk = The Astrophysical Journal Supplement Series | Band = 180 | Jahr = 2009 | Datum = 2009-02-01| Nummer = 2| Seiten = 330–376| DOI= 10.1088/0067-0049/180/2/330|arxiv=0803.0547}}</ref>

:<math>H_0 \approx (70{,}5 \pm 1{,}3) \ \frac{\mathrm{km}}{\mathrm{s \cdot Mpc}}</math>

=== Weltraumteleskop Chandra ===
Messungen mit dem [[Weltraumteleskop]] [[Chandra (Teleskop)|Chandra]] ergaben:<ref>[http://chandra.harvard.edu/photo/2006/clusters/ Chandra Photo-Album: Galaxy Clusters & the Hubble Constant, 6. August 2008.]</ref><ref>{{Literatur | Autor = Massimiliano Bonamente, Marshall K. Joy, Samuel J. LaRoque, John E. Carlstrom, Erik D. Reese, Kyle S. Dawson | Titel = Determination of the Cosmic Distance Scale from Sunyaev‐Zel’dovich Effect and Chandra X‐Ray Measurements of High‐Redshift Galaxy Clusters | Sammelwerk = The Astrophysical Journal | Band = 647 | Jahr = 2006 | Datum = 2006-08-10| Nummer = 1| Seiten = 25–54| DOI= 10.1086/505291|arxiv=astro-ph/0512349}}</ref>

:<math>H_0 \approx (77 \pm 4) \ \frac{\mathrm{km}}{\mathrm{s \cdot Mpc}}</math>

=== Supernovae und Cepheiden ===
Eine Entfernungs- und Geschwindigkeitsmessung von 261 Typ-Ia Supernovae und 600 Cepheiden ergab:<ref>[http://feedproxy.google.com/~r/ScienceBlogs/AstrodicticumSimplex/~3/atAPsfprrcY/messung-der-expansionsgeschwindigkeit-des-universums-widerlegt-alternative-zur-dunklen-energie.php Astrodicticum Simplex: „Messung der Expansionsgeschwindigkeit des Universums widerlegt Alternative zur dunklen Energie“ März 2011]</ref>

:<math>H_0 \approx (73{,}8 \pm 2{,}4) \ \frac{\mathrm{km}}{\mathrm{s \cdot Mpc}}</math>

=== Planck-Weltraumteleskop ===
Messungen des [[Planck-Weltraumteleskop]]s der [[ESA]] ergaben:<ref>[http://www.esa.int/ger/ESA_in_your_country/Germany/Planck_offenbart_uns_ein_fast_perfektes_Universum ESA: Planck offenbart uns ein fast perfektes Universum]</ref>

:<math>H_0 \approx (67{,}15 \pm 1{,}2) \ \frac{\mathrm{km}}{\mathrm{s \cdot Mpc}}</math>

== Hubble-Zeit ==
Der [[Kehrwert]] 1/''H''0 der Hubblekonstante wird '''Hubble-Zeit''' genannt. Bei gleichförmiger Expansion in einem leeren Universum wäre sie gleich dem [[Weltalter]], d. h. der seit dem Urknall vergangenen Zeit.

[[File: Age.png | thumb | right | 400px | Das Verhältnis von Weltalter und Hubble-Zeit, dargestellt als Funktion der Anteile von Materie und Dunkler Energie an der Gesamtdichte des Universums. Die zwei markierten Zustände sind im Text erläutert.]]
Je nach dem Gehalt des Universums an normaler ([[baryon]]ischer) [[Materie (Physik)|Materie]], [[Dunkle Materie|dunkler Materie]] und [[Dunkle Energie|dunkler Energie]] kann die Expansion aber verzögert oder beschleunigt werden, so dass sich das Weltalter von der Hubble-Zeit unterscheidet:

:<math>t_0 = \frac{1}{H_0} \cdot F(\Omega_m, \Omega_\Lambda, \dots)</math>

durch einen Korrekturterm F

:<math>\Leftrightarrow F(\Omega_m, \Omega_\Lambda, \dots) = \frac{t_0}{\frac{1}{H_0}} = t_0 \cdot H_0,</math>

der u. a. abhängt von den [[Dichteparameter]]n
* <math>\Omega_m</math> der gesamten Materie (normale baryonische und Dunkle Materie, vgl. [[Lambda-CDM-Modell]]) und
* <math>\Omega_\Lambda</math> der Dunklen Energie (s. auch [[kosmologische Konstante]]).

Z. B. wäre für lange diskutierte kosmologische Modelle mit [[Universum #Zusammenhang zwischen Massendichte, lokaler Geometrie und Form|flacher Geometrie]] (<math>\Omega_m + \Omega_\Lambda = 1</math>) und ohne dunkle Energie (<math>\Omega_\Lambda = 0 \Rightarrow \Omega_m = 1</math>) das Weltalter geringer als die Hubble-Zeit (vgl. Abbildung):

:<math>F = 2/3 \approx 0{,}667 \Rightarrow t_0 \approx 8{,}9 \, \mathrm{Mrd. \, Jahre}.</math>

Mit den heutigen Messungen des [[Satellit (Raumfahrt)|Satelliten]] WMAP (WMAP5) und der 2dFGRS (2-degree Field Galaxy Redshift Survey) in Kombination mit den Messungen unabhängiger Missionen

:<math>H_0 = 70{,}5~{\mathrm{km}}/{\mathrm{s / Mpc}}, \; \Omega_m = 0{,}274, \; \Omega_\Lambda = 0{,}726</math>

ergibt sich eine Hubble-Zeit von

:<math>\Rightarrow \frac{1}{H_0} \approx 13{,}3 \, \mathrm{Mrd. \, Jahren},</math>

ein Korrekturfaktor von

:<math>F \approx 1{,}032</math> (vgl. Abbildung)

und damit ein Weltalter von

:<math>\Rightarrow t_0 \approx 13{,}73 \, \mathrm{Mrd. \, Jahren}.</math>

Der Vergleich von Weltalter beziehungsweise Hubble-Zeit mit unabhängigen Altersbestimmungen von Himmelsobjekten wie [[Stern]]en und [[Kugelsternhaufen]] war immer wieder wichtig in der kritischen Bewertung von Messungen der Hubblekonstante und der anderen kosmologischen Parameter: das sich ergebende Weltalter muss größer als das der einzelnen Objekte sein, sonst ergeben die Messwerte keinen Sinn.

== Geschichte ==
Die ersten Überlegungen zur Hubble-Konstante stammen vermutlich von dem belgischen Priester und Physiker [[Georges Lemaître]], der bereits 1927 in den „{{lang|fr|Annales de la Société scientifique de Bruxelles}}“ einen Aufsatz schrieb und die Konstante ermittelte zu

:<math>H_0 \approx 625 \ \frac{\mathrm{km}}{\mathrm{s \cdot Mpc}}.</math>

Nach weiteren Hinweisen unter anderem von [[Carl Wilhelm Wirtz]] war es eine Arbeit von Edwin Hubble aus dem Jahr 1929, die einen linearen Zusammenhang zwischen Rotverschiebung und Entfernung von Galaxien behauptete. Hubble ermittelte für die Proportionalitätskonstante einen Wert von

:<math>H_0 \approx 500 \ \frac{\mathrm{km}}{\mathrm{s \cdot Mpc}}.</math>

Das entsprechend geringe Weltalter von nur etwa zwei Milliarden Jahren wurde schon bald als problematisch im Vergleich zu [[Altersbestimmung]]en von [[Gestein]]en angesehen.

Zu einer ersten deutlichen Korrektur nach unten kam es in den 1950ern nach der Entdeckung verschiedener [[Sternpopulation]]en durch [[Walter Baade]]. In Unkenntnis dieser Tatsache hatte Hubble in seinen früheren Arbeiten zu geringe [[Helligkeit]]en für die Cepheiden angenommen, die er zur [[Entfernungsbestimmung]] benutzte.

Weitere Verbesserungen ergaben bald Werte von

:<math>H_0 \le 100 \ \frac{\mathrm{km}}{\mathrm{s \cdot Mpc}}.</math>

Die komplexen mehrstufigen [[Messverfahren]] führten zu einer langen und intensiv geführten Debatte von den 1970er bis zu den 1990er Jahren um den genauen Wert der Hubble-Konstante. Eine Gruppe um [[Allan Rex Sandage|Allan Sandage]] und [[Gustav Andreas Tammann|Gustav Tammann]] schlug Werte um 50 km s−1 Mpc−1 vor, während Astronomen wie [[Gérard-Henri de Vaucouleurs|Gerard de Vaucouleurs]] und [[Sidney van den Bergh]] höhere Werte um 100 km s−1 Mpc−1 bevorzugten. In dieser Zeit bürgerte es sich ein, die Hubble-Konstante als

:<math>\Leftrightarrow H_0 = h \cdot 100 \ \frac{\mathrm{km}}{\mathrm{s \cdot Mpc}}</math> mit <math>h \le 1</math>

zu beschreiben und die Abhängigkeit weiterführender kosmologischer Berechnungen vom genauen Wert der Hubble-Konstante durch ausdrückliche Angabe ihrer Abhängigkeit vom Faktor h zu verdeutlichen.

Diese Kontroverse ist heute weitgehend beendet. Nach den Endergebnissen des „{{lang|en|''H''0 Key Project}}“ mit dem ''Hubble-Weltraumteleskop'' ergab sich die Hubble-Konstante aus der Kombination von vier verschiedenen Methoden zu:<ref>{{Literatur | Autor = Wendy L. Freedman u. a. | Titel = Final Results from the Hubble Space Telescope Key Project to Measure the Hubble Constant | Sammelwerk = The Astrophysical Journal | Band = 553 | Jahr = 2001 | Datum = 2001-05-20| Nummer = 1| Seiten = 47–72| DOI= 10.1086/320638}}</ref>

:<math>H_0 \approx (72 \pm 8) \ \frac{\mathrm{km}}{\mathrm{s \cdot Mpc}}.</math>

Aus drei Jahren Messungen mit der Raumsonde WMAP (WMAP3) und Daten der 2dFGRS ergab sich als Wert:<ref>{{Literatur | Autor = [[David Spergel|D. N. Spergel]] u. a. | Titel = Three‐Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Implications for Cosmology | Sammelwerk = The Astrophysical Journal Supplement Series | Band = 170 | Jahr = 2007 | Datum = 2007-06| Nummer = 2| Seiten = 377–408| DOI= 10.1086/513700|arxiv=astro-ph/0603449}}</ref>

:<math>H_0 \approx (73 \pm 3) \ \frac{\mathrm{km}}{\mathrm{s \cdot Mpc}}.</math>

[[Einstein]] und [[Ernst Gabor Straus|Straus]]<ref>{{Literatur | Autor = Albert Einstein, Ernst G. Straus | Titel = The Influence of the Expansion of Space on the Gravitation Fields Surrounding the Individual Stars | Sammelwerk = Reviews of Modern Physics | Band = 17 | Jahr = 1945 | Datum = 1945-04-01| Nummer = 2-3| Seiten = 120–124| DOI= 10.1103/RevModPhys.17.120}}</ref> fanden, dass die kosmologische Expansion nur auf größten Skalen stattfinden kann. Die kosmologische Expansion von [[gravitativ]] gebundenen Objekten wie Sternen oder Galaxien ist dadurch ausgeschlossen. Eine Anzahl von Arbeiten und Messergebnissen, z. B.<ref>{{Literatur | Autor = H. Dittus, C. Lämmerzahl | Titel = Die Pioneer-Anomalie | Sammelwerk = Physik Journal | Band = 5 | Jahr = 2006 | Datum = 2006| Nummer = 1| Seiten = 25|Online=[http://pioneer.99k.org/papers/physikjournal.pdf PDF]}}</ref>, <ref>Müller: ''Does cosmological expansion exist on smaller scales?'' In: ''NCGT Newsletter Issue.'' 50, 2009, S. 18-22</ref>, <ref>{{Literatur | Autor = Yu V. Dumin | Titel = On a probable manifestation of Hubble expansion at the local scales, as inferred from LLR data | arxiv=astro-ph/0203151v1 | Jahr = 2002 | Datum = 2002-03-11}}</ref>, lassen die kosmologische Expansion jedoch auch in wesentlich kleineren Bereichen möglich erscheinen.

== Literatur ==
* C. Wirtz: ''De Sitters Kosmologie und die Radialbewegungen der Spiralnebel''. In: ''[[Astronomische Nachrichten]]''. Band 222, 1924, S. 21.
* E. Hubble: ''A Relation Between Distance and Radial Velocity among Extra-Galactic Nebulae''. In: ''Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America''. Band 15, Nr. 3, 1929, S. 168.
* W. Freedman et al.: ''Final Results from the Hubble Space Telescope Key Project to Measure the Hubble Constant''. In: ''[[Astrophysical Journal]]''. Band 553, 2001, S. 47.
* {{Literatur | Autor = [[David Spergel|D. N. Spergel]] u. a. | Titel = Three‐Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Implications for Cosmology | Sammelwerk = The Astrophysical Journal Supplement Series | Band = 170 | Jahr = 2007 | Datum = 2007-06| Nummer = 2| Seiten = 377–408| DOI= 10.1086/513700|arxiv=astro-ph/0603449}}
* {{Literatur | Autor = Massimiliano Bonamente, Marshall K. Joy, Samuel J. LaRoque, John E. Carlstrom, Erik D. Reese, Kyle S. Dawson | Titel = Determination of the Cosmic Distance Scale from Sunyaev‐Zel’dovich Effect and Chandra X‐Ray Measurements of High‐Redshift Galaxy Clusters | Sammelwerk = The Astrophysical Journal | Band = 647 | Jahr = 2006 | Datum = 2006-08-10| Nummer = 1| Seiten = 25–54| DOI= 10.1086/505291|arxiv=astro-ph/0512349}}

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
*[http://cfa-www.harvard.edu/~huchra/hubble/ J. Huchra zur Geschichte der Hubblekonstante] (englisch) ([[John Huchra]])

[[Kategorie:Kosmologie (Physik)]]

Expansion des Universums

2015-10-15T18:24:49Z

201.54.129.41: Ich habe erstellt und Kosmologie Vorlage. Es muss noch einige Verbesserungen . Sei geduldig

[[Datei:Expansion des Universums.png|miniatur|Entwicklungsstadien des Universums (nur zur Illustration, nicht maßstäblich)]]
{{Kosmologie}}
Als '''Expansion des Universums''' wird die von Beobachtungen abgeleitete Zunahme der räumlichen Ausdehnung des [[Universum]]s bezeichnet. Diese wird über die stete Zunahme der Entfernung weit voneinander entfernter Objekte im Raum definiert. Nachdem sich, gemäß der [[Urknall]]-Theorie, die Expansion des Universums in den ersten Milliarden Jahren seiner Existenz (nach der [[Inflation (Kosmologie)|Inflation]] kurz nach seiner Entstehung) verlangsamt hat, nimmt die Ausdehnungsrate seither zu. Die Erklärung dieser beobachteten beschleunigten Expansion ist Gegenstand aktueller Forschung und hat zum Konzept der [[Dunkle Energie|Dunklen Energie]] geführt.

== Entdeckungsgeschichte ==
[[Albert Einstein]] und [[Willem de Sitter]] beschrieben 1917 zum ersten Mal das Universum mit dem Formalismus der allgemeinen [[Relativitätstheorie]]. Allerdings beschrieben sie ein statisches, immer gleichbleibendes Universum. Die Beschreibung von de Sitter erwies sich später als falsch. [[Alexander Alexandrowitsch Friedmann|Alexander Friedmann]] gab 1922 die erste relativistische Beschreibung eines expandierenden oder auch kontrahierenden Universums ([[Friedmann-Gleichungen]]) an. Diese Publikation wurde allerdings kaum zur Kenntnis genommen.

Der amerikanische Astronom [[Vesto Slipher]] fand 1912 als Erster die [[Rotverschiebung]] der Spektrallinien des [[Licht]]s weit entfernter [[Galaxie|Galaxien]]. [[Edwin Hubble]] publizierte 1925 die Distanz zu M 31, dem Nebel in [[Andromeda (Sternbild)|Andromeda]], die ganz eindeutig zeigte, dass Andromeda weit außerhalb der Milchstraße liegt, 1926 publizierte er Distanzen zu weiteren Galaxien.

Die Expansion des Universums wurde 1927 vom Belgier [[Georges Lemaître]] entdeckt. Er entdeckte, was vor ihm schon Friedman gefunden hatte, dass die Grundgleichungen der [[Relativitätstheorie]] ein dynamisches Universum ergeben. Diese Entdeckung verband er mit Sliphers Rotverschiebungen und Hubbles Distanzen. Er schloss daraus, dass das Universum expandiert. In seiner Publikation in den ''Annales de la Société Scientifique de Bruxelles'' im Jahr 1927 gab Lemaître bereits das „Hubble-Gesetz“ <math>v= H\sdot r</math> an. Lemaître hat theoretisch hergeleitet, dass [[Galaxie]]n sich umso schneller entfernen, je weiter sie vom Beobachter entfernt sind (vergleiche dazu: [[Hubble-Konstante]]). Dieses Resultat fand er in der beobachteten '''Galaxienflucht''' bestätigt. Dabei fand er für die später nach Hubble benannte Konstante <math>H_0</math> einen Wert, der im Jahr 1929 durch die Arbeiten von Hubble weitgehend bestätigt wurde. Lemaître betonte, dass die „Flucht“ der Galaxien (im Kontext der [[Shapley-Curtis-Debatte]] auch mit dem heute nicht mehr verwendeten Begriff „''Nebelflucht''“ bezeichnet) nicht als Bewegung in einem fixen Raum zu verstehen sei, sondern, im Sinn der [[Allgemeine Relativitätstheorie|allgemeinen Relativitätstheorie]], als Expansion des Raumes selbst.

Hubble selbst fand die Beziehung <math>v=H\sdot r</math>, also die Beziehung zwischen den Distanzen der Galaxien und den als Geschwindigkeiten gedeuteten Rotverschiebungen <math>v</math> ([[Dopplereffekt]]), im Jahr 1929. Das deutete er allerdings nicht als Expansion des Universums, sondern im Sinn von de Sitters 1917 vorgeschlagenem Modell eines statischen Universums. Hubble hat das Modell des expandierenden Universums nie vertreten und – nach seinen Publikationen zu schließen – vermutlich auch nie daran geglaubt.

Hatte Einstein noch in seinen Theorien ein statisches Universum postuliert, revidierte er angesichts dieser damals neuen Theorie des expandierenden Raumes seine Auffassung. So hatte Einstein eine [[kosmologische Konstante]] in die [[Einsteinsche Feldgleichungen|Feldgleichungen]] eingeführt, um statische Lösungen des Universums zu erhalten. Diese Lösungen der Struktur des Universums waren jedoch [[Stabilität|instabil]]. Einstein bezeichnete die Idee einer kosmologischen Konstanten später laut [[George Gamow]] als die „größte Eselei meines Lebens“.<ref>J.-P. Luminet: [http://arxiv.org/pdf/0704.3579 ''The Rise of Big Bang Models, from Myth to Theory and Observations.''] (PDF; 297 kB).</ref>

== Forschungsstand ==
{{Hauptartikel|Kosmologie}}
Laut der heute gängigsten Theorie ist die kosmologische Rotverschiebung kein Dopplereffekt im eigentlichen Sinne, sondern beruht auf der allgemeinen zeitlichen Zunahme von Abständen im Universum. Dies führt zu der Annahme des [[Urknall]]s, da die Abstände zwischen den Galaxien in diesem Modell zu einem endlichen Zeitpunkt in der Vergangenheit verschwinden und daher ein Zustand unendlich hoher Dichte vorliegt.

Lange Zeit war unklar, ob die Expansion
* unendlich fortdauern wird (offenes Universum);
* immer langsamer wird, aber dennoch einen [[Asymptote|asymptotischen]] Grenzzustand erreichen wird (ebenes Universum);
* irgendwann zum Stillstand kommt und wieder in eine Kontraktion übergeht (geschlossenes Universum).

Beobachtungen weit entfernter [[Supernova vom Typ Ia|Supernovae vom Typ Ia]] unter anderem im Rahmen des [[Supernova Cosmology Project]], für deren Auswertung die Astronomen [[Saul Perlmutter]], [[Brian P. Schmidt]] und [[Adam Riess]] den Nobelpreis für Physik des Jahres 2011 zugesprochen bekamen,<ref name="Perlmutter">[http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2011/ ''The Nobel Prize in Physics 2011.''] Auf: ''nobelprize.org.'' Abgerufen am 5. Oktober 2011.</ref> zeigen, dass die Expansion des Universums heute ''beschleunigt'' abläuft. Diese Ergebnisse stimmen überein mit Untersuchungen der [[Kosmischer Mikrowellenhintergrund|kosmischen Hintergrundstrahlung]], beispielsweise mittels [[Wilkinson Microwave Anisotropy Probe|des WMAP-Satelliten]]. Als Ursache wird [[Dunkle Energie]] angenommen, eine zeitlich variable Verallgemeinerung der kosmologischen Konstante. Dunkle Energie konnte bislang nicht direkt nachgewiesen werden; ihre einzigen derzeit beobachtbaren Auswirkungen beziehen sich auf die Expansion des Universums sowie die Strukturbildung im Universum.

Eine andere Hypothese zur Entstehung der Rotverschiebung ist die der abstandsabhängigen ''[[Lichtermüdung|Photonen-Alterung]]''. Sie kam mit der Quantentheorie auf, lehnte sich an das Teilchenbild des Lichts an und gilt heute jedoch als wissenschaftlich überholt.

Aus einigen Beobachtungen, die im Rahmen der normalen [[Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker-Metrik]] nicht verstanden werden können, schließt man auf eine Phase exponentieller Expansion in der Frühzeit des Universums. Diese Expansionstheorien werden [[Inflation (Kosmologie)|Inflationstheorien]] genannt.

Es werden auch Erklärungsversuche im Rahmen der [[Allgemeine_Relativitätstheorie|allgemeinen Relativitätstheorie]] untersucht.<ref>{{internetquelle|autor=David L. Wiltshire|url=http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1102/1102.2045v1.pdf |format=PDF; 220 kB|sprache=Englisch|titel=Gravitational energy as dark energy: cosmic structure and apparent acceleration|zugriff=2013-11-27}}</ref><ref>
{{internetquelle|autor=David L. Wiltshire|url=http://arxiv.org/PS_cache/gr-qc/pdf/0702/0702082v4.pdf|format=PDF; 714 kB|sprache=Englisch|titel=Cosmic clocks, cosmic variance and cosmic averages|zugriff=2013-11-27}}</ref>

== Siehe auch ==
* [[Beobachtbares Universum]]

== Literatur ==
* Charles H. Lineweaver, Tamara M. Davis: ''Der Urknall – Mythos und Wahrheit.'' In: ''Spektrum der Wissenschaft.'' Mai 2005, S. 38–47, {{ISSN|0170-2971}}.
* Harry Nussbaumer: ''Achtzig Jahre expandierendes Universum.'' In: ''Sterne und Weltraum.'' Band 46, Heft 6, 2007, S. 36–44, {{ISSN|0039-1263}}.
* Harry Nussbaumer: ''Das Weltbild der Astronomie.'' 2. erw. und akt. Auflage, vdf Hochschulverlag, 2007, ISBN 978-3-7281-3106-5.
* Harry Nussbaumer, Lydia Bieri: ''Discovering the Expanding Universe.'' Cambridge University Press, 2009, ISBN 978-0-521-51484-2.

== Einzelnachweise ==
<references/>

{{DEFAULTSORT:Expansion Des Universums}}
[[Kategorie:Kosmologie (Physik)]]
[[Kategorie:Allgemeine Relativitätstheorie]]

Inflation (Kosmologie)

2015-10-15T18:23:51Z

201.54.129.41: Ich habe erstellt und Kosmologie Vorlage. Es muss noch einige Verbesserungen . Sei geduldig

{{Weiterleitungshinweis|Inflationstheorie|Für verschiedene Theorien zum ökonomischen Phänomen [[Inflation]], siehe [[Inflation#Ursachen.2FGr.C3.BCnde|Inflationstheorien]].}}
[[Datei:History of the Universe.svg|mini|upright=1.6|Zeitlicher und räumlicher Ablauf der Ausdehnung des [[Universum]]s.
Man beachte die Inflationsphase am linken Rand des gelben Bereichs.]]
{{Kosmologie}}
Als [[Kosmologie|kosmologische]] '''Inflation''' wird eine Phase extrem rascher [[Expansion des Universums]] bezeichnet, von der man annimmt, dass sie unmittelbar nach dem [[Urknall]] stattgefunden hat. Dieser sehr kurze Zeitabschnitt wird auch GUT-Ära genannt.

Kurz nach dem [[Urknall]] entstanden nach dem aktuellen Modell in der Inflationsphase [[Gravitationswellen]], die der kosmischen [[Hintergrundstrahlung]] ein charakteristisches Polarisationsmuster aufprägten, wofür man im März 2014 erste Hinweise fand,<ref name="Resultat" /> die Interpretation dieser Messungen ist aber umstritten.

== Beschreibung ==
In der [[Kosmologie]] wird für die allererste Zeit nach der [[Planck-Zeit]] ab 10−43 s der Begriff GUT-Ära<ref>[http://books.google.de/books?id=im_SYWy5pjMC&pg=PA1110&lpg=PA1110&dq=GUT+%C3%84ra&source=bl&ots=A6CSdgArys&sig=Zj6aP7fL3NjPcTS1Ppn8d4SUog4&hl=de&sa=X&ei=yeMbVIyrAsjaOrmCgLgB&redir_esc=y#v=onepage&q=GUT%20%C3%84ra&f=false Astronomie: die kosmische Perspektive]; Harald Lesch; 2010; abgerufen September 2014</ref> verwendet.
Innerhalb dieser Ära begann die Inflation etwa bei 10−35 s und dauerte bis zu einem Zeitpunkt zwischen 10−33 s und 10−30 s nach dem Urknall. Dabei steht GUT für 'Grand Unified Theory' zu Deutsch [[Große vereinheitlichte Theorie]]. Diese würde die [[starke Kernkraft]], die [[schwache Kernkraft]] und die [[elektromagnetische Kraft]] vereinigen. Hochenergie-Experimente an [[Teilchenbeschleuniger]]n deuten darauf hin, dass bei einer Energie von etwa 2*1016 GeV die drei genannten Kräfte nicht mehr voneinander unterscheidbar sind. Oberhalb dieser Energie gäbe es daher nur eine Kraft, die als GUT-Kraft bezeichnet wird. Dies wäre ein Zustand höherer Symmetrie. Bei Energien unter diesem Wert bricht diese Symmetrie auf und die drei genannten Kräfte würden sichtbar.<ref>[https://www.wissenschaft-online.de/astrowissen/lexdt_g05.html#gut Gut-Ära]; Lexikon der Astrophysik - Andreas Müller; abgerufen September 2014</ref>
Es wird davon ausgegangen, dass sich das [[Universum_(Astronomie)|Universum]] in dieser Zeit um mindestens den Faktor 1026 ausgedehnt hat. Anschließend setzte das Universum seine Expansion im Rahmen des Standard-Urknall-Modells fort, wie von den [[Friedmann-Gleichungen]] beschrieben.

Die [[Hypothese]] von dieser inflationären Expansion wurde 1981 von [[Alan H. Guth]] vorgeschlagen und ist kein Element des ursprünglichen Urknallmodells. Anlass war die Feststellung, dass die relativistische Kosmologie zur Erklärung einiger fundamentaler Beobachtungen (siehe unten) eine Feinabstimmung („fine tuning“) von kosmologischen Parametern erfordert, die ihrerseits wiederum einer Erklärung bedurfte. Die Inflationshypothese bietet dafür einen physikalischen Mechanismus, aus dem sich einige grundlegende Eigenschaften des Universums zwanglos ergeben.

Danach ist die Ursache dieser Expansion die Zustandsänderung eines skalaren [[Feld (Physik)|Feldes]] mit einem extrem flachen Potential. Dieses '''Inflatonfeld''' genannte skalare Feld hat eine [[Zustandsgleichung]] mit negativem Druck. Nach der [[Allgemeine Relativitätstheorie|Allgemeinen Relativitätstheorie]] führt dies zu einer abstoßenden Kraft und damit zu einer Ausdehnung des Universums. Die Zustandsänderung des Feldes während der inflationären Phase ist mit einem [[Phasenübergang]] 1. Ordnung vergleichbar. Im Rahmen der [[Große vereinheitlichte Theorie|großen vereinheitlichten Theorie]] werden die Bedingungen, unter denen der Phasenübergang auftritt, durch [[Higgs-Feld]]er bestimmt.

Die Annahme einer derartigen inflationären Expansion erscheint einerseits willkürlich, andererseits löst sie elegant mehrere größere [[Kosmologie|kosmologische]] Probleme:

* Das heute sichtbare Universum enthält überall im Wesentlichen ähnliche Strukturen. Andererseits besteht es aus Gebieten, die bei einer Standard-Expansion erst sehr spät kausal miteinander in Wechselwirkung treten konnten, da sie sich unmittelbar nach dem Urknall zunächst mit [[Überlichtgeschwindigkeit]] voneinander entfernt haben. Die Tatsache, dass man dennoch eine hochgradige [[Homogenität]] des Universums und [[Isotropie]] der [[Kosmischer Mikrowellenhintergrund|kosmischen Hintergrundstrahlung]] beobachtet, wird daher als [[Horizontproblem]] bezeichnet und ist im Rahmen einer Standard-Expansion nicht erklärbar. Bei Existenz einer inflationären Expansion dagegen hätten alle Bereiche des heute sichtbaren Universums vor dieser Inflation bereits vorübergehend in Wechselwirkung gestanden.

* Der Bereich des heute sichtbaren Universums weist keine messbare [[Raumkrümmung]] auf. Im Rahmen einer Standard-Expansion wäre dazu unmittelbar nach dem Urknall eine extrem exakte Abstimmung von Materiedichte und kinetischer Energie erforderlich gewesen, für die es keine Erklärung gibt. Für den Fall einer inflationären Expansion dagegen wäre die beobachtete Flachheit des Raumes lediglich eine Folge seiner ungeheuren Ausdehnung, da das heute sichtbare Universum nur einen winzigen Ausschnitt repräsentieren würde.

* Die Inflations-Hypothese erklärt darüber hinaus die Dichtefluktuationen, aus denen die [[Galaxie]]n und [[Galaxienhaufen]] hervorgegangen sind, als Folge von [[Quantenfluktuation]]en des Inflatonfeldes. Die extreme Expansion vergrößerte diese Fluktuationen auf entsprechend makroskopische Größe, was eine Standard-Expansion nicht in ausreichendem Maße hätte leisten können.

* Nach gewissen Theorien sollten beim Urknall auch [[Magnetischer Monopol|magnetische Monopole]] entstanden sein, die sich jedoch bis heute einem experimentellen Nachweis entzogen haben. Während einer inflationären Expansion hätte die [[Teilchenzahldichte]] dieser Monopole jedoch dermaßen abgenommen, dass die Wahrscheinlichkeit, im Bereich des heute sichtbaren Universums einzelne zu finden, äußerst gering wäre – in Übereinstimmung mit der experimentellen Datenlage.

== Felddynamik ==
Zur Erklärung der Dynamik der Inflation wird ein skalares Quantenfeld benötigt, welches räumlich homogen ist und eine endliche Energiedichte aufweist. Wenn sich das Feld zeitlich genügend langsam ändert (nämlich in Richtung einer Verringerung der Energiedichte), so hat es negativen Druck und verhält sich effektiv wie eine [[kosmologische Konstante]], führt also zu einer beschleunigten Expansion des Universums. Die Expansion ist exponentiell, wenn die Energiedichte des Quantenfeldes die dominante Komponente im Universum darstellt. Derzeit ist kein konkreter Kandidat für dieses Quantenfeld bekannt. Die Bezeichnung für ein Quantenfeld, das inflationäre Expansion bewirkt, ist ''Inflatonfeld'' mit dem ''Inflaton'' als [[Eichboson|Vermittlerteilchen]].

Der niedrigste [[Energiezustand]] des Inflatonfeldes kann von Null verschieden sein, muss es aber nicht. Das hängt von der als Parameter vorgegebenen Dichte der [[potentielle Energie|potentiellen Energie]] des Feldes ab. Vor der Expansionsperiode war das Inflatonfeld in einem höheren Energiezustand. Zufällige Quantenfluktuationen lösten einen [[Phasenübergang]] aus, wobei das Inflaton seine potentielle Energie in Form von Materie und Strahlung abgab, als es in den niedrigeren Energiezustand wechselte. Dieser Vorgang erzeugte eine abstoßende Kraft, die die Ausdehnung des Universums beschleunigte.

Ein einfaches Modell für ein Inflatonfeld <math>\Phi</math> ist durch das [[Potential (Physik)|Potential]]

<math>V_{\rm eff}(\Phi, T) = \lambda |\Phi|^4 - b |\Phi|^3 + a T^2 |\Phi|^2</math>

gegeben, wobei die Temperaturabhängigkeit durch die Wechselwirkung mit den thermischen Fluktuationen der übrigen Teilchen und Felder im Universum zustande kommt. Bei hoher Temperatur hat dieses Potential ein einziges Minimum bei <math>|\Phi|=0</math>. Sinkt die Temperatur durch die Expansion des Universums unter eine erste kritische Temperatur <math>T_1</math>, so erscheint ein zweites lokales Minimum der Potentialfunktion bei <math>|\Phi|\neq 0</math>. Zunächst hat das Potential bei diesem sekundären Minimum einen höheren Wert als in dem globalen Minimum <math>\Phi=0</math>, in dem sich das Feld befindet. Wenn die Temperatur aber einen zweiten kritischen Wert <math>T_2</math> unterschreitet, so hat das Potential im sekundären Minimum einen niedrigeren Wert als im primären Minimum. Man bezeichnet das globale Minimum der Potentialfunktion als das ''wahre Vakuum'' und das lokale Minimum als das ''falsche Vakuum''.

Um vom falschen in das energetisch bevorzugte wahre Vakuum überzugehen, muss das Feld eine Energiebarriere überwinden oder sie durchtunneln (dies ist durch den quantenmechanischen [[Tunneleffekt]] möglich). Da sich auch bei einer Expansion des Weltraums die Energiedichte des falschen Vakuums nicht ändert, vorausgesetzt der quantenmechanische [[Tunneleffekt|Tunnelprozess]] läuft genügend langsam ab, muss der Druck des falschen Vakuums negativ sein und führt gemäß den [[Friedmann-Gleichungen]] zu einer exponentiellen Expansion.

== Entstehung aus dem Nichts? ==
Die Theorie des inflationären Universums ist eine Theorie, die auch Ereignisse vor dem Urknall berücksichtigt. Durch die gigantische Ausdehnung könnte das gesamte Universum theoretisch aus einer verschwindend geringen Masse (< 10 kg) mit sehr geringer Ausdehnung entstanden sein; allerdings bedarf es aufgrund des falschen Vakuumzustands einer extrem hohen Dichte. Diese These ist allerdings hochspekulativ, gibt aber eine mögliche Erklärung unter Berücksichtigung heutiger physikalischer Gesetzmäßigkeiten, auch wenn die Theorie des falschen Vakuumzustands bis heute nicht verstanden ist.

Weiterführende Theorien, die sich mit der Entstehung aus dem Nichts beschäftigen, sind unter den Begriffen der [[Vakuumfluktuation]]en (Tryon) oder des quantenmechanischen Tunnelprozesses (Vilenkin) bekannt geworden.

== Ausblick ==
Die Hypothese von einer inflationären Expansion ist ein Forschungsgebiet, auf dem noch zahlreiche Varianten diskutiert werden. Insbesondere ist die Natur der Teilchen bzw. Felder, die den erforderlichen Vakuumzustand verursacht haben könnten, noch völlig ungeklärt.

Ob es in der Frühzeit unseres Universums tatsächlich eine inflationäre Phase gab, muss durch Beobachtungen entschieden werden; dies ist Gegenstand aktueller Forschung. Derzeitige Beobachtungen etwa der Temperaturschwankungen in der [[Kosmische Hintergrundstrahlung|kosmischen Hintergrundstrahlung]] durch die US-amerikanische Raumsonde [[WMAP]] sind mit der Inflationshypothese kompatibel, erlauben aber noch kein abschließendes Urteil.

Die derzeitige beschleunigte Expansion des Universums, auf die insbesondere aus Beobachtungen von weit entfernten [[Supernova]]e geschlossen wird, wird auf das Vorhandensein von [[Dunkle Energie|Dunkler Energie]] mit negativem Druck zurückgeführt und damit auf einen physikalischen Mechanismus, der dem der eigentlichen Inflation in der Frühzeit des Universums verwandt ist.

Trotz der Komplexität dieser Theorie ist sie unter den Wissenschaftlern aus aller Welt weitgehend anerkannt, da sie eine erste logisch nachvollziehbare Hypothese bietet.

== Erste Resultate ==
Am 17. März 2014 veröffentlichten US-amerikanische Wissenschaftler des [[Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics]], unter Leitung von [[Jon Kovac]], Ergebnisse, wonach sie auf der [[Amundsen-Scott-Südpolstation]] mit dem [[BICEP 2|BICEP2]]-Teleskop zur Messung der [[kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung|kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung]] erstmals ein Signal beobachteten, das auf die intensive Erzeugung von [[Gravitationswelle]]n in der Inflationsphase kurz nach dem [[Urknall]] vor rund 14 Milliarden Jahren hindeutet.<ref name="Resultat">[http://www.cfa.harvard.edu/news/2014-05 Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics: ''First Direct Evidence of Cosmic Inflation''] vom 17. März 2014</ref><ref>{{Internetquelle|url=http://www.nasa.gov/jpl/news/birth-of-the-universe20140317/index.html#.UygZMPEk3CM|autor=Whitney Clavin|titel=NASA Technology Views Birth of the Universe |datum=2014-03-17|zugriff=2014-03-18}}</ref><ref>[http://www.zeit.de/wissen/2014-03/gravitationswellen-urknall-bicep2-einstein-relativitaetstheorie Max Rauner, Ulrich Schnabel: ''Der Geburtsschrei des Universums erreicht die Erde''.] ZEIT-online, 17. März 2014, abgerufen am 18. März 2014</ref> Nach anfänglich fast globaler Akzeptanz wurde aber in der Folge massive Kritik an den Berechnungen laut, unter anderem von [[Paul Steinhardt]] und [[David Spergel]]. In einer Analyse der Daten kam Spergels Team zu dem Schluss, die gefundenen Polarisationsstrukturen, von denen auf Gravitationswellen geschlossen worden war, seien genauso gut durch die Auswirkungen von gewöhnlichem [[Interstellarer Staub|interstellarem Staub]] zu erklären.<ref>{{Internetquelle|url=http://www.theguardian.com/science/2014/jun/04/gravitational-wave-discovery-dust-big-bang-inflation|titel=''Gravitational waves turn to dust after claims of flawed analysis''|autor=Ian Sample|datum=2014-06-04|zugriff=2014-06-05}}</ref> Ähnliche Schlussfolgerungen zogen Wissenschaftler aus einer Analyse von Daten des [[Planck-Weltraumteleskop]]s und des [[Background_Imaging_of_Cosmic_Extragalactic_Polarization | Keck Array Experiments]] <ref>{{Internetquelle|url=http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Planck/Planck_gravitational_waves_remain_elusive|titel=''Planck: Gravitational Waves Remain Elusive''|autor=|datum=2015-01-30|zugriff=2015-02-03}}</ref>.

== Literatur ==
* [[Alan H. Guth]]: ''Die Geburt des Kosmos aus dem Nichts – Die Theorie des inflationären Universums'', Knaur Verlag, München 1999
* Alan H. Guth, [[Paul Steinhardt|Paul J. Steinhardt]]: ''Das inflationäre Universum'', Spektrum der Wissenschaft, 7/1984
* [[Jonathan J. Halliwell]]: ''Quantenkosmologie und die Entstehung des Universums'', Spektrum der Wissenschaft, 2/1992, S. 50
* [[Rüdiger Vaas]]: ''[[Stephen Hawking|Hawkings]] neues Universum'', Franckh-Kosmos-Vlg., Stuttgart 2008, ISBN 978-3-440-11378-3
* [[Ulf von Rauchhaupt]]: [http://www.faz.net/aktuell/wissen/weltraum/fruehphase-der-letzte-horizont-11571561.html ''Der letzte Horizont''], Frankfurter Allgemeine Sonntagszeitung 5. September 2010, S. 62,65

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Kosmologie (Physik)]]

Hintergrundstrahlung

2015-10-15T18:20:26Z

201.54.129.41: Ich habe erstellt und die Kosmologie Vorlage. Es muss noch einige Verbesserungen . Sei geduldig

{{Begriffsklärungshinweis}}
[[Datei:COBE_cmb_fluctuations.png|miniatur|280px|Temperaturschwankungen in der Hintergrundstrahlung, aufgenommen durch den Satelliten [[COBE]] (Mission 1989–1993)]]
[[File:Ilc 9yr moll4096.png|miniatur|280px|Temperaturschwankungen in der Hintergrundstrahlung, aufgenommen durch die Raumsonde [[Wilkinson Microwave Anisotropy Probe|WMAP]] (Mission 2001–2010)]]
{{Kosmologie}}
Die '''Hintergrundstrahlung''', genauer '''kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung''', ist eine das ganze Universum erfüllende [[isotrop]]e Strahlung im [[Mikrowellen]]bereich, welche kurz nach dem [[Urknall]] entstanden ist. Sie hat eine herausragende Bedeutung für die physikalische [[Kosmologie]] und wird auch ''Drei-Kelvin-Strahlung'' (wegen der niedrigen [[Temperatur]] bzw. Energiedichte), engl. ''cosmic microwave background'' (CMB) – genannt.

Die kosmische Hintergrundstrahlung ist nicht zu verwechseln mit der [[Kosmische Strahlung|kosmischen Strahlung]].

== Theorie ==
Die kosmische [[Mikrowellen]]strahlung stammt aus der Zeit etwa 380.000 Jahre nach dem Urknall<ref>{{Literatur|Autor=C. L Bennett, M. Halpern, G. Hinshaw, N. Jarosik, A. Kogut, M. Limon, S. S Meyer, L. Page, D. N Spergel, G. S Tucker, E. Wollack, E. L Wright, C. Barnes, M. R Greason, R. S Hill, E. Komatsu, M. R Nolta, N. Odegard, H. V Peirs, L. Verde, J. L Weiland|Titel=First Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Preliminary Maps and Basic Results|Sammelwerk=Astrophys.J.Suppl|Band=148|Seiten=1–27|Jahr=2003|arxiv=astro-ph/0302207|DOI=10.1086/377253}}</ref> und gilt als Beleg für die [[Urknall]]theorie (Standardmodell). Vor diesem Zeitpunkt standen Strahlung und Materie im [[Thermisches Gleichgewicht|thermischen Gleichgewicht]]. Infolge der [[Expansion des Universums]] sanken die Temperatur und die Dichte des gekoppelten Strahlung-Materie-Gemisches mit der Zeit, bis schließlich bei einer Temperatur von etwa 3000 [[Kelvin]] [[Proton]]en und [[Elektron]]en elektrisch neutralen [[Wasserstoff]] bilden konnten, was in der Physik als [[Rekombination (Physik)|Rekombination]] bezeichnet wird. Das Fehlen freier Elektronen und Protonen führte dazu, dass die Strahlung nicht mehr durch [[Thomson-Streuung]] von [[Photon]]en mit der Materie wechselwirken konnte – das Universum wurde „durchsichtig“.
Die weitergehende Expansion des Universums verursachte durch die Dehnung der Raumzeit auch eine Dehnung der Wellenlänge der vorhandenen Photonen, also eine [[Rotverschiebung]]. Wir beobachten daher diese Photonen heute als kosmische Hintergrundstrahlung im Mikrowellenbereich. Sie ist in jeder Richtung des Himmels auf normalen Skalen in etwa gleichförmig und nicht durch Überlagerung einzelner Quellen wie Galaxien entstanden. Die Strahlung hat als Folge des thermischen Gleichgewichts vor der Rekombination das fast perfekte Intensitätsspektrum eines [[Schwarzer Körper|schwarzen Körpers]] (auch Schwarzkörperstrahlung genannt) mit einer Temperatur von heute 2,725 (± 0,002) Kelvin.<ref>Kenneth R. Lang: ''A Companion to Astronomy and Astrophysics. Chronology and Glossary with Data Tables.'' Springer, 2006, S. 242.</ref> Die Rotverschiebung der Hintergrundstrahlung beträgt ''z'' = 1089 ± 0,1, und jeder Kubikzentimeter des Vakuums des Weltraums enthält durchschnittlich 400 Photonen der Hintergrundstrahlung.

== Geschichte ==
[[Datei:Cmbr.svg|miniatur|280px|Durch den Satelliten COBE gemessenes Spektrum (Intensität als Funktion der [[Wellenzahl]]) der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung, ein Planck-Spektrum mit der Temperatur T = 2,725 K; die [[Messfehler|Fehlerbalken]] der Datenpunkte sind kleiner als die Dicke der Modellkurve.<ref>Fixsen u. a. 1996, Astrophysical Journal, 473, 576,''The Cosmic Microwave Background Spectrum from the Full COBE FIRAS Data Sets''</ref>]]

Eine Vorhersage über eine Strahlung aus dem intergalaktischen Raum mit 2,8 K wurde bereits 1933 von [[Erich Regener]] gemacht.<ref>E. Regener: ''Der Energiestrom der Ultrastrahlung.'' in: ''Zeitschrift für Physik.'' 80, 9–10, 1933, [http://www.wolff.ch/astro/All-Temperatur_Regener.pdf S. 666–669 (166 KB, PDF@wolff.ch)]; zur weiteren Vorgeschichte siehe z.B. A. K. T. Assis, M. C. D. Neves: ''History of the 2.7 K Temperature Prior to Penzias and Wilson.'' [http://redshift.vif.com/JournalFiles/Pre2001/V02NO3PDF/V02N3ASS.PDF (PDF 94,4 KB)]</ref>

Als Folge eines Urknalls wurde sie erst in den 1940ern von [[George Gamow]], [[Ralph Alpher]] und [[Robert Herman]] mit höheren Werten postuliert. Die Entdeckung erfolgte aber zufällig 1964 durch [[Arno Penzias]] und [[Robert Woodrow Wilson]] beim Test einer neuen empfindlichen Antenne, die für Experimente mit künstlichen Erdsatelliten gebaut worden war. In derselben Ausgabe des [[Astrophysical Journal]], in der Penzias und Wilson ihre Ergebnisse veröffentlichten, interpretierten [[Robert Henry Dicke]] et al. die Entdeckung bereits als kosmische Schwarzkörperstrahlung, in einer Arbeit, in der sie ihrerseits die Vorbereitung eines ähnlichen Experiments (bei anderen Wellenlängen) bekanntgaben, bei dem ihnen Penzias und Wilson zuvorgekommen waren. Penzias und Wilson erhielten für diese Entdeckung 1978 den Physiknobelpreis.<ref>{{cite web| url =http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1978/penzias-lecture.html| title =The Origin of Elements, Nobel Lecture| accessdate =2009-12-11| date =1978-12-08| author =Arno Penzias| language =English| publisher =Nobel Foundation}}</ref><ref>{{cite web| url =http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1978/wilson-lecture.html| title =The Cosmic Microwave Background adiation, Nobel Lecture| accessdate =2009-12-11| date =1978-12-08| author =Robert Woodrow Wilson| language =English| publisher =Nobel Foundation}}</ref>

Hinweise auf die Hintergrundstrahlung fand schon [[Andrew McKellar]] 1940/1941<ref>McKellar Publ. Astron. Soc. Pacific, Band 52, 1940, S. 187, Band 53, 1941, S. 233, Publ. Dom. Astrophys. Observ., Band 7, 1941, Nr. 15, S. 251</ref> am Mount-Wilson-Observatorium, indem er die Temperatur des Rotationsspektrums von CN-Molekülen im interstellaren Medium bestimmte. Seine Entdeckung fand sogar ihren Weg in das bekannte Lehrbuch ''Spectra of diatomic molecules'' (1950) von [[Gerhard Herzberg]],<ref>Dort S. 496. Er schrieb: ''From the intensity ratio of the CN lines with K = 0 and K = 1 a rotational temperature of 2.3 K follows, which has of course only a very restricted meaning''</ref> die Tragweite der Entdeckung erkannten aber beide nicht.<ref>Paul A. Feldman: [http://www.casca.ca/ecass/issues/1999-JS/feldman2.html ''Interstellar Molecules from a Canadian Perspective: Part I. The Early Years'']</ref>

Auch in der UdSSR wurde von A. Doroshkevich und [[Igor Dmitrijewitsch Nowikow]] 1964 ein Vorschlag zur Beobachtung der Reliktstrahlung gemacht.<ref>Doroshkevich, Novikov. In: ''Doklady Akad. Nauka USSR'', Band 154, 1964, S. 809. Die Geschichte ist auch von Igor Nowikow, Dmitri Nowikow und Pavel Naselsky in ihrem Buch ''Physics of the Cosmic Microwave Background'', Cambridge University Press 2006, diskutiert, insbesondere weisen sie die in Penzias' Nobelvortrag publizierte Meinung zurück, in dem Aufsatz wäre der CMB aufgrund 1961 publizierter Messungen von Ohm ausgeschlossen worden.</ref>

== Messungen ==
Bei den Experimenten von Penzias und Wilson wurde nur auf einer Frequenz gemessen, weshalb in den folgenden Jahren weitere Messungen auf anderen Frequenzen durchgeführt wurden. Dadurch konnte bestätigt werden, dass es sich bei der Strahlung tatsächlich um [[Schwarzkörperstrahlung]] handelt. Diese Art der Strahlung hat den typisch glockenförmigen Intensitätsverlauf, der im Bild rechts dargestellt ist. Da die erdgebundenen Beobachtungsmöglichkeiten im Mikrowellenbereich aufgrund der atmosphärischen Absorption eingeschränkt sind, wurde die Satellitenmission [[COBE]] ins Leben gerufen.
* Mit hochempfindlichen Mikrowellenempfängern wurde die Rauschspannung auf möglichst vielen Frequenzen aus möglichst vielen Richtungen gemessen.
* Wegen des breiten Frequenzbandes mussten unterschiedliche Antennen und Empfänger eingesetzt werden. Also waren Normierungen und Umrechnungen auf absolute Empfangsleistung erforderlich.
* Ziel war, ''nur'' Daten zur schwachen Hintergrundstrahlung zu erhalten. Deshalb musste das Strahlungsverhalten aller bekannten und teilweise sehr intensiven Vordergrundquellen wie [[Krebsnebel]] oder andere [[Supernovaüberrest]]e für alle Frequenzen modelliert und subtrahiert werden.
* Die verbleibenden Messwerte zeigen ein auffallendes Dipolmuster: Das Maximum der Strahlung aus einer ganz bestimmten Richtung ist deutlich blau-verschoben, in entgegengesetzter Richtung rot-verschoben ([[Dopplereffekt]]). Das wird damit erklärt, dass sich unser [[Sonnensystem]] mit etwa 369 km/s gegenüber einem Bezugssystem bewegt, in dem die Strahlung isotrop ist.<ref>{{Literatur|Autor=G. Hinshaw et al.|arxiv=0803.0732|Sammelwerk=The Astrophysical Journal Supplement Series|Band=180|Seiten=225–245|Jahr=2009|Monat=February|Titel=Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Data Processing, Sky Maps, and Basic Results|Datum=2008-10-17|Zugriff=2014-03-22|DOI=10.1088/0067-0049/180/2/225}}</ref>
* Dieses Dipolmuster wird subtrahiert und die mehrfach modifizierten Messwerte wurden als Funktion der Wellenlänge aufgetragen (siehe rechtes Bild).
* Mit der Formel des [[Plancksches Strahlungsgesetz|Planckschen Strahlungsgesetzes]] wurden Modellkurven für unterschiedliche Temperaturen berechnet und in das gleiche Diagramm eingezeichnet.
* Die Modellkurve für 2,725 K ist diejenige, die (im Sinne der [[Methode der kleinsten Quadrate|kleinsten Fehlerquadrate]]) am besten zu den Messpunkten passt.

== Anisotropien im Mikrowellenhintergrund ==
{{Anker|Anisotropie}}
[[Datei:WMAP TT power spectrum.png|miniatur|280px|[[Frequenzspektrum|Leistungsspektrum]] der Temperaturschwankungen der kosmischen Hintergrundstrahlung]]

Die Temperatur des Mikrowellenhintergrundes ist über den gesamten Himmel sehr gleichförmig ([[Isotropie|isotrop]]). Die stärkste Abhängigkeit von der Beobachtungsrichtung beträgt nur etwa 0,1 % und entsteht aufgrund der Bewegung unserer Milchstraße (und damit der Erde) relativ zum Mikrowellenhintergrund. Photonen, die aus der Bewegungsrichtung kommen, sind durch den [[Dopplereffekt]] blauverschoben und die Temperatur der Hintergrundstrahlung ist in dieser Richtung erhöht. Photonen aus der Gegenrichtung sind entsprechend rotverschoben, die Hintergrundstrahlung erscheint kühler. Es ergibt sich somit eine Dipolanisotropie der Temperaturverteilung.

Die Temperaturschwankungen auf kleineren Winkelskalen können in primäre und sekundäre Anisotropien unterteilt werden. Unter primären Anisotropien versteht man Anisotropien durch Effekte die zum Zeitpunkt der Entstehung der Strahlung wirkten, während man unter sekundären Anisotropien erst später auf dem Weg der Photonen durch das Weltall entstandene Effekte versteht.

Zu den wichtigsten Effekten der primären Anisotropien gehören:
* Der [[Sachs-Wolfe-Effekt]]: Strahlung, die aus überdichten Regionen entweicht, erfährt eine [[Gravitationsrotverschiebung]], so dass die Hintergrundstrahlung in der entsprechenden Richtung eine geringfügig niedrigere Temperatur hat, andererseits wird dieser Effekt dadurch teilweise kompensiert, dass die Gravitation zu einer Zeitdilatation führt. Daher stammen die Photonen der dichteren Regionen aus einer geringfügig früheren Zeit, zu welcher das Universum noch heißer war. Beide Effekte werden gemeinsam durch den Sachs-Wolfe-Effekt beschrieben.<ref name="Schneider">Peter Schneider. Extragalaktische Astronomie und Kosmologie. Springer, 2008.</ref>
* Die Dichteschwankungen im frühen Universum führen zu sogenannten Pekuliargeschwindigkeiten. Das sind Geschwindigkeiten der Materie, die zusätzlich zur Geschwindigkeit der Expansion des Raumes auftreten. Die Elektronen, mit denen die Photonen das letzte Mal streuen, haben also eine von der Dichte abhängige zusätzliche Geschwindigkeitskomponente.<ref name="Schneider" />
* Wird in einem kleinen Gebiet die [[Baryon]]endichte erhöht, werden die Baryonen adiabatisch komprimiert und dadurch heißer. Da die Baryonen mit den Photonen im thermischen Gleichgewicht stehen, werden somit auch die Photonen energiereicher.<ref name="Schneider" />
Zu den sekundären Anisotropien gehören insbesondere:
* Es gibt freie Elektronen im Universum, an welchen die Photonen streuen können. Da die Thomson-Streuung weitgehend isotrop ist, ist die Richtung des Photons nach der Streuung weitgehend unabhängig von seiner Richtung vor der Streuung. Die gestreuten Photonen tragen keine Information über die Fluktuationen des CMB mehr. Dadurch werden die Anisotropien teilweise ausgewaschen.<ref name="Schneider" />
* Beim Durchlaufen des Universums durchqueren die Photonen eine Reihe von [[Potentialtopf|Potentialtöpfen]] der Strukturen des Universums (zum Beispiel durch [[Galaxie]]n, [[Galaxienhaufen]], etc.). Dabei erhalten sie immer einmal eine gravitative Blauverschiebung und dann wieder eine Rotverschiebung. Da sich das Gesamtgravitationspotential des Universums im Laufe der Zeit ändert, heben sich die Effekte nicht vollständig auf. Man bezeichnet dies als Integrierten Sachs-Wolfe-Effekt.
* Außerdem werden die Photonen beim Durchlaufen der Potentialtöpfe abgelenkt. Der Winkel, unter welchem wir die Photonen beobachten, entspricht also nicht genau ihrer Position zum Zeitpunkt der Rekombination – dadurch werden die Anisotropien auf kleinen Winkelskalen verschmiert.<ref name="Schneider" />
* An den Elektronen des heißen Gases von Galaxienhaufen können Photonen streuen. Durch die Streuung ändert sich die Energie der Photonen ein wenig: sie haben nach der Compton-Streuung im Mittel eine höhere Frequenz. Dadurch wird die Zahl der hochfrequenten Photonen relativ zum Planckspektrum erhöht, während die Zahl der niederfrequenten Photonen erniedrigt wird. Dies nennt man den [[Sunjajew-Seldowitsch-Effekt]].<ref name="Schneider" />

Die statistischen Eigenschaften der Dichteverteilung zum Zeitpunkt der Rekombination – und somit die primären Anisotropien – lassen sich im Rahmen der relativistischen Kosmologie als Funktion weniger kosmologischer [[Dichteparameter|Parameter]] genau modellieren. Auch die sekundären Anisotropien lassen sich entweder heraus rechnen oder bei der Modellierung berücksichtigen. Daher kann man – in Abhängigkeit von den kosmologischen Parametern – Vorhersagen über die Temperaturverteilung machen, insbesondere über das Winkelleistungsspektrum (siehe Abbildung). Vergleicht man dies mit dem gemessenen Winkelleistungsspektrum, so kann man die kosmologischen Parameter bestimmen.

Die Entdeckung dieser schwachen Temperaturschwankungen (ca. 0,001 %) in kleineren Bereichen durch den Satelliten [[COBE]] im Jahr 1993 war ein Durchbruch in der Beobachtung des frühen Universums. Die Messung der Stärke dieser Schwankungen machte deutlich, dass die Materie zum Zeitpunkt der Rekombination außerordentlich homogen verteilt war. Weitere Untersuchungen durch bodengebundene Experimente, Ballonteleskope und besonders die Raumsonden [[Wilkinson Microwave Anisotropy Probe|WMAP]] und [[Planck-Weltraumteleskop|Planck]] haben die Stärke dieser Temperaturschwankungen in Abhängigkeit von ihrer Winkelausdehnung am Himmel noch wesentlich besser charakterisiert. Die gute Übereinstimmung der gemessenen Eigenschaften des Mikrowellenhintergrundes mit den theoretischen Vorhersagen stellt einen der herausragenden Belege für die Gültigkeit der Urknalltheorie dar. Die Messung der Parameter dieser Theorie favorisiert das [[Lambda-CDM-Modell]].

Von August 2009 bis Februar 2012 vermaß die europäische Raumsonde [[Planck-Weltraumteleskop|Planck]] die Strahlung mit noch dreifach höherer Auflösung, bei besserer Ausblendung von Störstrahlung. Die Auswertung der Daten wird Schätzungen Beteiligter zufolge mindestens ein Jahr dauern.<ref>[http://www.esa.int/esaCP/SEMXWNMXDXG_index_0.html Pressemitteilung der ESA (englisch)] (aufgerufen am 6. Februar 2012)</ref><ref>[http://www.weltderphysik.de/gebiet/astro/news/2012/planck-vollendet-kartierung-des-mikrowellenhintergrunds/ Welt der Physik] (aufgerufen am 6. Februar 2012)</ref> Die Temperaturschwankungen gehören zu den zurzeit wichtigsten Messgrößen der [[Kosmologie]] und der Bildung von Strukturen im frühen Universum.

== Neue Fragen ==

Trotz der generell ausgezeichneten Übereinstimmung der gemessenen Eigenschaften des kosmischen Mikrowellenhintergrunds mit den theoretischen Vorhersagen gibt es einige Aspekte in den Daten, die nicht vollständig verstanden sind und zu anhaltenden Diskussionen führten. So sind einige der niedrigsten Momente in der Winkelverteilung der Temperatur niedriger als vorhergesagt.

Die gemessenen Extremwerte der Hintergrundstrahlung verlaufen fast senkrecht zur [[Ekliptik]] des Sonnensystems, wobei die Abweichung von der Senkrechten sich im Rahmen der Messungenauigkeiten bewegt. Darüber hinaus gibt es eine deutliche Nord-Süd-Asymmetrie mit einem Maximum im Norden.<ref>{{cite journal
| last=de Oliveira-Costa |first=A. |coauthors=''et al.''
| year=2004
| title = The significance of the largest scale CMB fluctuations in WMAP
| journal = [[Physical Review D]]
| volume = 69 | pages=063516
| doi = 10.1103/PhysRevD.69.063516
| id={{arxiv|astro-ph/0307282}}
}}</ref><ref>{{cite journal
| last=Schwarz |first=D.J. |coauthors=''et al,''
| year=2004
| title = Is the low-''l'' microwave background cosmic?
| journal=[[Physical Review Letters]]
| volume=93 | pages=221301
| doi = 10.1103/PhysRevLett.93.221301
| id={{arxiv|astro-ph/0403353}}
}}</ref><ref>{{cite journal
| last=Bielewicz |first=P. |last2=Gorski |first2=K.M. |last3=Banday |first3=A.J.
| year=2004
| title = Low-order multipole maps of CMB anisotropy derived from WMAP
| journal = [[Monthly Notices of the Royal Astronomical Society]]
| volume=355 | pages =1283
| doi=10.1111/j.1365-2966.2004.08405.x
| id={{arxiv|astro-ph/0405007}}
}}</ref> Dies ist überraschend, denn eigentlich sollte die kosmische Hintergrundstrahlung unabhängig von einer Galaxie sein, die ja keine bevorzugte Stellung im Kosmos einnimmt.<ref>O. Preuss, H. Dittus, C. Lämmerzahl: ''Sterne und Weltraum.'' April 2007, S. 34.</ref>

Es bleibt zu untersuchen, ob diese Unstimmigkeiten messtechnischer Art sind oder ob es bisher unbekannte Einflüsse gibt, welche nicht mit dem aktuellen Modell erklärt werden können. Dabei ist zu beachten, dass die theoretischen Vorhersagen statistischer Natur sind, also die Verteilung von Eigenschaften einer [[Grundgesamtheit]] von Universen vorhersagen, während nur eine bestimmte Realisierung der Hintergrundstrahlung beobachtet werden kann, bei der unter Umständen einige Aspekte stark vom statistischen Mittel abweichen können („kosmische Varianz“).

2014 gab die [[Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization|BICEP]] 2 Kollaboration bekannt, die B-Mode<ref>In Analogie zur [[Maxwellsche Gleichungen|magnetischen Induktion]] nennt man quellenfreie Feldkonfigurationen „B-Moden“</ref> der CMB nachgewiesen zu haben, die auf [[Gravitationswelle]]n in der inflationären Phase des frühen Universums zurückgeht. Weitere Analysen ergaben, dass Staub als Ursache nicht ausgeschlossen werden kann.<ref>{{cite journal
| year=2014
| title = Detection of ''B''-Mode Polarization at Degree Angular Scales by BICEP2
| journal=[[Physical Review Letters]]
| volume=112 | pages=241101
| doi = 10.1103/PhysRevLett.112.241101
}}</ref>

== Siehe auch ==

* [[Millennium-Simulation]]
* [[WMAP]]
* [[CMB Cold Spot]]

== Literatur ==

* Gerhard Börner, Matthias Bartelmann: ''Astronomen entziffern das Buch der Schöpfung''. In: ''[[Physik in unserer Zeit]]'', Wiley 33.2002,3, {{ISSN|0031-9252}}, S. 114–120.
* G.D. Starkman, D.J. Schwarz: ''Missklänge im Universum''. In: ''[[Spektrum der Wissenschaft]].'' Heidelberg 2005, 12, {{ISSN|0170-2971}}, S. 30ff.
* Marc Lachièze-Rey, Edgard Gunzig: ''The cosmological background radiation.'' Cambridge Univ. Press, Cambridge 1999, ISBN 0-521-57437-4.

== Weblinks ==

{{Commonscat|Cosmic microwave background|Kosmische Hintergrundstrahlung}}
* {{Alpha Centauri|69}}
* [[:Datei:CMB-de-2012.pdf|Der Kosmische Mikrowellenhintergrund und seine Anisotropien]]
* [http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/cobe/ NASA Satelliten (Cobe, WMAP)]

== Einzelnachweise ==

<references />

[[Kategorie:Kosmologie (Physik)]]

Universe Sandbox

2015-09-14T22:22:07Z

201.54.129.41: added Universe Sandbox ² mention in the lead

{{multiple issues|{{refimprove|date=December 2014}}
{{prose|date=July 2011}}}}
{{Infobox software
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| image name = [[File:UnivSlogo250x96.jpg|250px]]
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| caption = Milky Way & Andromeda galaxies colliding in 4.5 billion years – A Universe Sandbox screenshot
| developer = Dan Dixon, Christian Herold, Georg Steinröhder, Thomas Grønneløv, Eric Hilton, Naomi Goldenson, Chad Jenkins
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'''Universe Sandbox''' is an interactive space and [[gravity]] simulator. Using Universe Sandbox, one can see the effects of gravity on objects in the universe and run scale simulations of our [[Solar System]], various [[galaxy|galaxies]] or other simulations, while at the same time interacting and maintaining control over gravity, [[time]], and other objects in the universe ([[moons]], [[planet]]s, [[asteroid]]s, [[comet]]s, [[black hole]]s, etc.).<ref>{{cite web|title=Universe Sandbox|url=http://universesandbox.com/|website=Universe Sandbox|publisher=Giant Army|accessdate=25 July 2015}}</ref> The original Universe Sandbox is only available for Windows-based PCs, but the new version [[Universe Sandbox ²]] is on Windows, Mac, and GNU/Linux.

Universe Sandbox was designed and developed by Dan Dixon, who worked on this educational project for over fifteen years before launching version 1.0 in May 2008.<ref>{{cite web | title = How one man created his own universe - How Dan Dixon fashioned a whole universe out of mere bytes | author = Alex Cox | publisher = PC Plus, Issue 274 and techradar.com - computing news | date = 2008-10-05 | url = http://www.techradar.com/news/computing/how-one-man-created-his-own-universe-470870?artc_pg=1 | accessdate = 2010-01-10 }}</ref> Universe Sandbox version 2.0 was released on May 2, 2010. Version 2.1 was released on Steam on Friday April 29, 2011.

Dan worked full-time on the project since 2010, and in 2011, he founded the company Giant Army (named after the metaphor of [[standing on the shoulders of giants]]). Since then he has hired six additional developers; first Christian Herold and Georg Steinröhder in 2011, then Thomas Grønneløv and Eric Hilton in 2012. Naomi Goldenson joined in 2013 and Chad Jenkins in 2014.<ref>{{cite web|url=http://giantarmy.com/ |title=we make Universe Sandbox |publisher=Giant Army |date= |accessdate=2014-07-07}}</ref><ref name="video.unity3d">[http://video.unity3d.com/video/6958259/unite-2012-creating-the ] {{Dead link|date=July 2014}}</ref> Christian works on the architecture and user interface, Georg works on the graphics, Thomas works on implementing physics and mathematics libraries and Eric, who is an astronomer, works on ensuring that the simulated universe is plausible. Naomi implements climate modeling and Chad tackles planetary material composition.

As of 2014, the developers are working on a new complete rewrite of Universe Sandbox, called [[Universe Sandbox ²]]. Some of the new features include atmospheres being shown on planets, dynamic and procedurally generated textures on stars and gas giants, a more realistic and graphic collision system, 3D charts in chart mode, simulation of stellar evolution, procedural detail in rings/particles, visualization of black holes, tethers to build space elevators, simulation of fluid-like objects (such as gas clouds, nebulae and protoplanetary disks, and planetary collisions) and much more.
==Simulations==
Many simulations are included with Universe Sandbox, both realistic and fictional simulations:
* Our Solar System which includes the 8 planets, 5 minor planets, 160+ moons, and hundreds of asteroids
* The Andromeda & Milky Way galaxy collision which will occur in 3.8 or 4.5 billion years
* The 100 largest bodies in our Solar System
* The nearest 1000 stars to our [[Sun]]
* The nearest 70 Galaxies to the [[Milky Way]]
* A visual size comparison of the largest known [[star]]s and planets
* The [[Apophis asteroid]] passing near Earth in the year 2029
* The comet, [[Shoemaker levy 9|Shoemaker Levy 9]]’s collision with Jupiter
* The [[2008 KV42]], a recently discovered trans-Neptunian object with a [[retrograde motion]] [[orbit]]
* Moons converging into a single planet
* The [[55 Cancri|Rho Cancri (55 Cancri)]] Solar System – which is a star with 5 known planets
* The [[Pioneer 1|Pioneer]] & [[Voyager program (Mars)|Voyager]] encounters with Jupiter, Saturn, Uranus, & Neptune
* Visual [[Lagrange points]] of the Earth & Moon
* [[Gamma-ray burst|Gamma Ray Burst]] locations

==See also==
* [[List of PC titles]]
* [[List of PC exclusive titles]]
* [[Celestia]]
* [[Digital Universe Atlas|Digital Universe]]
* [[Google Sky]]
* [[RedShift (planetarium software)|RedShift]]
* [[Starry Night (planetarium software)|Starry Night]]
* [[Stellarium (computer program)|Stellarium]]
* [[Worldwide Telescope]]

==References==
{{Reflist}}

==External links==
* {{Official website|http://universesandbox.com}}

[[Category:Astronomy software]]
[[Category:2008 introductions]]

Universe Sandbox

2015-09-14T22:19:55Z

201.54.129.41: removed. the content is now in the new Universe_Sandbox_² page!

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}}
'''Universe Sandbox''' is an interactive space and [[gravity]] simulator. Using Universe Sandbox, one can see the effects of gravity on objects in the universe and run scale simulations of our [[Solar System]], various [[galaxy|galaxies]] or other simulations, while at the same time interacting and maintaining control over gravity, [[time]], and other objects in the universe ([[moons]], [[planet]]s, [[asteroid]]s, [[comet]]s, [[black hole]]s, etc.).<ref>{{cite web|title=Universe Sandbox|url=http://universesandbox.com/|website=Universe Sandbox|publisher=Giant Army|accessdate=25 July 2015}}</ref> The original Universe Sandbox is only available for Windows-based PCs, but the new version [[Universe Sandbox ²]] is on Windows, Mac, and GNU/Linux.

Universe Sandbox was designed and developed by Dan Dixon, who worked on this educational project for over fifteen years before launching version 1.0 in May 2008.<ref>{{cite web | title = How one man created his own universe - How Dan Dixon fashioned a whole universe out of mere bytes | author = Alex Cox | publisher = PC Plus, Issue 274 and techradar.com - computing news | date = 2008-10-05 | url = http://www.techradar.com/news/computing/how-one-man-created-his-own-universe-470870?artc_pg=1 | accessdate = 2010-01-10 }}</ref> Universe Sandbox version 2.0 was released on May 2, 2010. Version 2.1 was released on Steam on Friday April 29, 2011.

Dan worked full-time on the project since 2010, and in 2011, he founded the company Giant Army (named after the metaphor of [[standing on the shoulders of giants]]). Since then he has hired six additional developers; first Christian Herold and Georg Steinröhder in 2011, then Thomas Grønneløv and Eric Hilton in 2012. Naomi Goldenson joined in 2013 and Chad Jenkins in 2014.<ref>{{cite web|url=http://giantarmy.com/ |title=we make Universe Sandbox |publisher=Giant Army |date= |accessdate=2014-07-07}}</ref><ref name="video.unity3d">[http://video.unity3d.com/video/6958259/unite-2012-creating-the ] {{Dead link|date=July 2014}}</ref> Christian works on the architecture and user interface, Georg works on the graphics, Thomas works on implementing physics and mathematics libraries and Eric, who is an astronomer, works on ensuring that the simulated universe is plausible. Naomi implements climate modeling and Chad tackles planetary material composition.

==Simulations==
Many simulations are included with Universe Sandbox, both realistic and fictional simulations:
* Our Solar System which includes the 8 planets, 5 minor planets, 160+ moons, and hundreds of asteroids
* The Andromeda & Milky Way galaxy collision which will occur in 3.8 or 4.5 billion years
* The 100 largest bodies in our Solar System
* The nearest 1000 stars to our [[Sun]]
* The nearest 70 Galaxies to the [[Milky Way]]
* A visual size comparison of the largest known [[star]]s and planets
* The [[Apophis asteroid]] passing near Earth in the year 2029
* The comet, [[Shoemaker levy 9|Shoemaker Levy 9]]’s collision with Jupiter
* The [[2008 KV42]], a recently discovered trans-Neptunian object with a [[retrograde motion]] [[orbit]]
* Moons converging into a single planet
* The [[55 Cancri|Rho Cancri (55 Cancri)]] Solar System – which is a star with 5 known planets
* The [[Pioneer 1|Pioneer]] & [[Voyager program (Mars)|Voyager]] encounters with Jupiter, Saturn, Uranus, & Neptune
* Visual [[Lagrange points]] of the Earth & Moon
* [[Gamma-ray burst|Gamma Ray Burst]] locations

==See also==
* [[List of PC titles]]
* [[List of PC exclusive titles]]
* [[Celestia]]
* [[Digital Universe Atlas|Digital Universe]]
* [[Google Sky]]
* [[RedShift (planetarium software)|RedShift]]
* [[Starry Night (planetarium software)|Starry Night]]
* [[Stellarium (computer program)|Stellarium]]
* [[Worldwide Telescope]]

==References==
{{Reflist}}

==External links==
* {{Official website|http://universesandbox.com}}

[[Category:Astronomy software]]
[[Category:2008 introductions]]