Was ist aktuell am Himmel los
Der Planet Venus glänzt noch immer hell am abendlichen Westhimmel. Mars, Jupiter Saturn befinden sich derzeit am Morgenhimmel. Am 14. Mai beginnt beim abnehmenden Halbmond das letzte Viertel. Ab dem 16. Mai startet beim Planet Merkur eine etwa 3- wöchige Abendsichtbarkeit. In der späten Abenddämmerung kann man ihn mit dem Fernglas tief im Westen stehend erkennen. Am 18. Mai befindet sich der Mond mit 405 583 km in Erdferne (Apogäum). Am 22. Mai ist Neumond. Am 30.Mai erreicht der zunehmende Halbmond sein 1. Viertel. Ebenfalls am 22. Mai kommt es in der Abenddämmerung zu einer engen Begegnung von Merkur und Venus (Fernglas!)
Bei klarem Himmel kann man um die Zeit des Neumondes den Himmel am besten beobachten. Das gilt übrigens auch für den Mond selbst. Vom letzten Viertel des abnehmenden Mondes bis zum 1. Viertel des zunehmenden Mondes fallen die Sonnenstrahlen relativ flach auf die Mondoberfläche. Die Krater und Gebirgsformationen werfen jetzt lange Schatten und heben sich am deutlichsten von der Mondoberfläche ab.
Wie ist unser bekanntes Universum eigentlich entstanden?
Ein Ausflug in die Kosmologie.
Vorwort
Eine gute Frage und gleich noch dazu eine weitere Frage:
Kann man die Entstehung des Universums überhaupt online auf ein oder 2 Webseiten erklären? Eigentlich nicht, weil sicherlich viele Fragen auftauchen und diese interaktiv geklärt werden müssen. Ich wollte dieses und noch einige der noch später folgenden Problemstellungen im direkten Unterricht in der Schule behandeln. Es ist jedoch jetzt schon abzusehen, dass wir uns wohl auf Grund der COVID-19-Pandemie, bis zum Ende dieser Astro-AG im Juni, nicht persönlich sehen werden. Also alles online! Bei Fragen sendet mir eine E-Mail, ruft mich an oder kontaktiert mich mit Whatsup 01520-3694587. Auf Voranmeldung bin ich auch über Skype zu erreichen. Zum Thema Kosmologie kann ich noch weitaus umfangreichere Informationen geben. Wie immer, versuche ich meine Themen mit möglichst einfachen und verständlichen Worten weiterzugeben.
Wie hat sich nun unser bekanntes Universum gebildet?
Hierzu gibt es tatsächlich viele Theorien, ja sogar Glaubensgrundsätze, wie ich in einigen Diskussionen mit Besuchern meiner Sternwarte erfahren durfte.
Was weiß man denn aktuell über den Ursprung unseres bekannten Universums?
Das Universum, so wie wir es kennen, ist etwa vor 13,8 Milliarden Jahren entstanden. Es dehnte sich nach dem Urknall mit einer gewissen Geschwindigkeit aus. Kennt man diese, so kann man bis zu seiner Entstehung rückwärts rechnen. Aber so einfach ist das nicht, denn heute weiß man, dass sich diese Geschwindigkeit (Hubble-Konstante) im Laufe von Milliarden Jahren verändert hat – ja und wie misst man diese Geschwindigkeit? Also müssen die Wissenschaftler mit allen ihnen zur Verfügung stehenden Mitteln das Weltall beobachten und daraus entsprechende Rückschlüsse ziehen.
Wenn wir ins Weltall hinausschauen, dann sehen wir in die Vergangenheit. Je weiter weg sich die Beobachtungsobjekte befinden umso weiter schauen wir in die Vergangenheit. Angelehnt an den Hype um die Ereignisse beim Stern Beteigeuze im Sternbild Orion habe ich gesagt: Wir wissen tatsächlich nicht, ob er noch existiert oder ob er bereits längst in einer Supernova explodiert ist. Seine Entfernung zur Erde beträgt etwa 650 Lichtjahre. So lange ist sein Licht bis zu uns unterwegs. Wir sehen ihn also jetzt so wie er vor 650 Jahren ausgesehen hat. Die bekannte Andromeda Galaxis, welche sich ja auf unsere Milchstraße zubewegt, sehen wir derzeit in einer Entfernung von ca. 2,5 Milliarden Lichtjahren. Könnten wir sie in Echtzeit sehen, wäre sie uns aber schon viel näher.
Die Frage ist nun, wie weit können wir denn zurücksehen? Etwa 12,8 Milliarden Jahre! Aber fangen wir von vorne an. Was ist denn der Urknall genau? Wir brauchen eine gemeinsame Definition dieses Begriffs. Eine der verständlichsten Erklärungen findet man bei Wikipedia:
Als Urknall wird in der Kosmologie der Beginn des Universums, also der Anfangspunkt der Entstehung von Materie, Raum und Zeit bezeichnet. Nach dem kosmologischen Standardmodell ereignete sich der Urknall vor etwa 13,8 Milliarden Jahren.
Was bedeutet das nun? Vor dem Urknall gab es nichts! Oder doch?
Dieses kosmologisches Standartmodell ist die Zusammenfassung aller wissenschaftlichen Ergebnisse zum Thema Urknall. Es gibt noch viele weitere sehr interessante Theorien dazu, aber die Urknall-Theorie ist in ihrer Gesamtheit gültig bzw. noch nicht widerlegt worden. Mit großer Wahrscheinlichkeit ist unser bekanntes Universum so entstanden.
Der Anfang war also ein kleiner Punkt, so winzig klein, dass wir ihn nicht hätten sehen können. Nicht einmal mit dem Mikroskop. Physiker haben die Länge des Punktes errechnet:
Mit 10-32 Meter Länge ist er 100 Trillionen Mal kleiner als ein Proton (Teil eines Atomkerns). Und noch mehr dazu. Dieser winzige Punkt muss, nach den bekannten physikalischen Gesetzen, eine Temperatur von 1032 Grad Kelvin (0 Grad Kelvin entsprechen -273 Grad Celsius) gehabt haben. Für uns normale Menschen mit Zollstock und Thermometer sind diese Daten unvorstellbar!
Direkt nach dem Urknall, genau gesagt, eine Billionste Sekunde danach, entstanden die ersten subatomare Teilchen wie Quarks, Antiteilchen und Leptonen. Nach etwa 100 Sekunden kühlte der Raum sich ab, dehnte sich weiter aus, so dass Protonen und Neutronen entstanden. Es bildeten sich nun Vorläufer der eigentlichen Atome. Bis dahin muss man sich wohl das Universum als eine Art äußerst heißen Brei vorstellen.
Nach etwa 380.000 Jahren weiterer Ausdehnung und Abkühlung auf unter 3000 Grad Kelvin bildeten sich die ersten Atome. Die nun langsamere atomare Bewegung lies jetzt zu, dass die neuen Photonen freibeweglich zwischen den Atomen umherfliegen konnten. Das Photon ist ein Teilchen des Lichtes. Dadurch wurde der bisherige dunkle und undurchsichtige Brei transparent.
Aufgrund von Anziehungskräften vereinten sich nun Atome und bildeten Gaswolken und Materie im Raum. Es entstanden erste Sterne und nach etwa einer Milliarde Jahre schlossen sich diese zu Galaxien zusammen. Dabei entstand auch unserer Heimatgalaxis, die Milchstraße. Damit ist allerdings die Entwicklung des Universums nicht abgeschlossen. Es dehnt sich weiter aus und kühlt auch weiter ab. Die Ausdehnung des Raumes kann man am besten nachvollziehen, wenn man auf einem leeren Luftballon Punkte aufmalt und diesen dann aufbläst. Dabei wird der Luftballon immer größer und die aufgemalten Punkte entfernen sich gleichmäßig voneinander.
Auch heute dehnt sich das Weltall weiter aus. Galaxien haben sich zu riesigen Gruppen und weiter zu ganzen Filamenten angeordnet. Heute sehen wir, dass neben den vier Wechselwirkungen: Gravitation, Elektromagnetismus, die schwache sowie die starke Wechselwirkung, weitere bisher noch unbekannte Kräfte diese Entwicklung beeinflussen. Das sind die „Dunkle Materie“ und die „Dunkle Energie“. Diese Kräfte nennt man „Dunkel“, weil man nicht weiß, wie diese Kräfte entstehen. Man erkennt nur ihre Auswirkung auf die Galaxien. Nach heutigem Wissensstand besteht das Universum aus 73% Dunkler Energie, 23% Dunkler Materie und etwa 4% gewöhnliche Materie.
Was passiert nun in ferner Zukunft mit dem Universum? Platzt irgendwann der „Luftballon“? Oder endet die Ausdehnung und alles zieht sich wieder in einen winzigen Punkt zurück? Man weiß es nicht. Tatsache ist, eigentlich müsste die Ausdehnung langsamer werden und bei der dann überwiegenden Schwerkraft, sollte alles wieder zu diesem winzigen Anfangspunkt zurückgehen. Aber das ist nicht so! Im Gegenteil, die sogenannte Hubble-Konstante beschleunigt sich noch. Platzt eventuell doch noch der Luftballon und das Universum fliegt auseinander? Vielleicht, aber es könnte sich einfach nur immer weiter ausdehnen. Dann werden die Entfernungen von uns zu den Sternen und Galaxien immer größer, bis wir sie nicht mehr sehen können – das Weltall wird dunkel und kalt.
Aufgabe:
Erforscht im Web den folgenden Begriff: Kosmische Hintergrundstrahlung.
https://de.wikipedia.org/wiki/Hintergrundstrahlung
Tolle Tipps zum selbstständigen Lernen
www.wikisky.org
Wir basteln uns eine eigene „Drehbare Sternkarte“. Fachlich richtig nennt man so ein Teil „Planispähre“. Hier lernt ihr die wichtigsten Sternbilder auf einen Blick kennen. Stellt mit Hilfe des Drehringes Datum und Uhrzeit (Nacht) ein. Dann seht ihr sofort, welche Sternbilder zum gewünschten Datum und Uhrzeit am Himmel zu sehen sind.
https://devel-home.kde.org/~tackat/sternkarte/sternkarte_nuernberg.pdf/
Geht bitte auf die vorstehende Webseite und druckt die Teile 1 und 2 auf möglichst dickes DA 4 Papier aus. Dann beide Teile wie beschrieben ausschneiden. Wem die aufgedruckte Horizontansicht stört, kann diese auch wegschneiden. Sie wird nicht unbedingt benötigt. Ihr könnt die ausgeschnittenen Teile auch auf Pappe kleben. Dann wird alles stabiler.
Bilder:
Aufgabe: Stellt den Monat Mai ein und die Uhrzeit auf 23 Uhr. Welche Sternbilder werden dann als sichtbar angezeigt?
Alles Gute und bleibt gesund!
Norbert Butters
Sternwarte Unglinghausen