IRRTUM URKNALL INSTANT Erleben Sie die Demontage einer veralteten Theorie Vorbemerkung: Um Ihnen die Möglichkeit zu geben, sich schnell und auf anschauliche Weise mit dem Thema Urknall bekannt zu machen, sind die folgenden Ausführungen sehr leger gehalten. Der gewählte Stil soll nicht darüber hinwegtäuschen, dass alle Aussagen auf festen Daten und langjähriger Forschungsarbeit basieren. Michael Rudolf Kraus, Projektleiter IRRTUM URKNALL Alles nur Schulphysik, oder Warum der Raum nicht wie ein Hefekuchen aufgeht Erinnern Sie sich noch daran, wie man uns in der Schule Raumausdehnung beibrachte? Da war zum Beispiel dieses Experiment mit dem Hefekuchen und den Rosinen darin, der Kuchen wird in den Ofen geschoben, der Kuchen geht auf und alle Rosinen „fliehen“ davon. Oder wissen Sie noch um die nette Demonstration mit dem Luftballon und den darauf gemalten Pünktchen, der Lehrer pustet den Ballon auf, der Ballon dehnt sich aus und alle Punkte streben gleichmäßig auseinander? IRRTUM URKNALL INSTANT versucht ebenfalls durch leicht verständliche Beispiele (und wenige Worte) die wichtigsten Aussagen der Urknall - Theorie für Sie anschaulich und nachvollziehbar aufzubereiten, allerdings verfolgen wir mit unseren Beispielen ein ganz anderes Ziel: wir müssen Ihnen unbedingt zeigen, warum die „Idee Urknall“ in Wirklichkeit nicht funktioniert! Im ersten Teil unserer IRRTUM URKNALL INSTANT - Reihe zeigen wir einige eher unbekannte (und ziemlich interessante) Aspekte des Prinzips Raumausdehnung. Damit wir Sie nicht mit den üblichen Beispielen langweilen, tauschen wir zunächst den beliebten Hefekuchen durch einen Billardtisch und die Rosinen durch eine Billardkugel, wie das eine mit dem anderen zusammenhängt, erfahren Sie gleich. Raumausdehnung – im Prinzip gut, praktisch unmöglich Um Ihnen einen der unglaublichsten Irrtümer der Urknall – Theorie anschaulich präsentieren zu können, verlassen wir zu aller erst einmal unseren Computer und suchen einen netten Spielesalon auf. Was wir hier zu tun gedenken? Wir möchten Ihnen gerne einmal ganz praktisch vorführen, was am Prinzip Raumausdehnung dann doch vielleicht nicht ganz so reibungslos funktionieren kann. Bitte nehmen Sie sich einen Queue, wir schlendern mal hinüber zu einem der zahlreichen, so angenehm beleuchteten Billardtische. Wie jeder weiß, müssen Objekte, um sie von der Stelle zu bewegen, immer in eine bestimmte Richtung hin beeinflusst werden. Bei einer Billardkugel geschieht dies beispielsweise, indem sich der Spieler an einer bestimmten Stelle des Tisches positioniert und der Kugel einen gezielten Stoß versetzt. Die folgende Abbildung zeigt dies in einer kleinen Grafik. Abb. 1 Nur weil der Spieler die Kugel in eine bestimmte Richtung hin bewegt hat (angedeutet durch den in weis eingezeichneten Pfeil), kann die Kugel ihre ehemalige Position verlassen. Was würde geschehen, wenn mehrere um den Tisch verteilte Billardspieler die Kugel gleichzeitig spielen wollten? Auch dies zeigen wir Ihnen in einer kleinen Abbildung. Abb. 2 Abb. 2: Acht um einen Billardtisch verteilte Spieler versuchen aus ihrer jeweiligen Position heraus eine in der Mitte des Tisches liegende Billardkugel von der Stelle zu bewegen. Da alle acht Queues zur gleichen Zeit bei der Kugel eintreffen, kann die Kugel natürlich keine Bewegung vollziehen, die Kugel bleibt genau dort liegen, wo sie war. Was das Billardspiel mit dem Prinzip Raumexpansion zu tun hat? IRRTUM URKNALL INSTANT zitiert für Sie eine der wichtigsten Grundaussagen der Urknall - Theorie: „Raumausdehnung zeichnet sich durch keine besondere Richtung aus, sondern wirkt zu jeder Zeit aus allen Richtungen gleichmäßig auf alle Galaxien ein...“ Wir ergänzen ein ebenfalls sehr grundlegendes Prinzip der Schulphysik: „Gleichzeitig aus allen Richtungen auf ein Objekt einwirkende Bewegungsimpulse heben sich in ihrer Wirkung auf…“. Ja, das ist dann aber doch interessant, finden Sie nicht? Zwei so wichtige und grundlegende Aussagen der Physik so nah beieinander und in solch eklatantem Widerspruch? Aber wahrscheinlich liegt das ja nur an unserem einfachen Beispiel, ein Billardtisch ist eben nicht der Raum des Universums und eine Billardkugel keine Galaxie. Wir nehmen an, hier mit einer Billardkugel tatsächlich nicht mehr weiter zu kommen und verlassen den nett beleuchteten Spielesalon. Wenn Sie mögen, können Sie uns zu unserer Sternenwarte begleiten, wir haben dort ein etwas realistischeres Beispiel für Sie vorbereitet. Abb. 3 Noch immer beschäftigt uns die Frage, welche der beiden Aussagen denn nun tatsächlich zutrifft. Kann sich eine gleichmäßige Ausdehnung des Raumes wirklich positionsverändernd auf Galaxien auswirken, oder macht die Gleichmäßigkeit und Richtungslosigkeit von Raumausdehnung jede Bewegung von Galaxien unmöglich? In Abbildung 3a sehen Sie eine sich im Universum befindliche Spiralgalaxie, der grau eingezeichnete Pfeil steht für einen aus einer bestimmten Richtung bei der Galaxie eintreffenden Bewegungsimpuls (aus Sicht der Sternenwarte trifft der Impuls von „unten“ nach „oben“ bei der Galaxie ein). Was mit der Galaxie passiert, wenn sich der Impuls bei der Galaxie auswirkt, sehen Sie in Abbildung 3b: die Spiralgalaxie verlässt ihre ehemalige Position und bewegt sich gemäß der Richtung des Pfeils ein Stück von unten nach oben über die Abbildung. Wie verhält es sich dann mit der positionsverändernden Kraft einer aus allen Richtungen gleichmäßig auf die Galaxie einwirkenden Raumexpansion? In Abbildung 3c sehen Sie hierzu eine kleine Veranschaulichung. Abb. 3c: Raumausdehnung wirkt aus allen Richtungen gleichmäßig auf die Spiralgalaxie ein (die eingezeichneten Pfeile sind der Anschaulichkeit wegen auf nur vier beschränkt). Die aus allen Richtungen ankommenden Impulse machen es der Galaxie nicht nur unmöglich, eine Positionsveränderung zu erfahren, sie zwingen die Galaxie sogar dazu, ihre Position zu halten, die Galaxie kann unmöglich eine Bewegung vollziehen! Time – Out (und kurze Zusammenfassung) Das klingt doch wie ein schlechter Scherz unseres Autoren, finden Sie nicht? Raumausdehnung soll nicht etwa die Distanz zwischen den Galaxien erhöhen, sondern Galaxien dazu „zwingen“ ihre Position zu halten? Das kann man nicht glauben, oder? Aber bedenken Sie: nur wenn Raumausdehnung eine klar ausgeprägte Richtung hätte, könnte sie sich auch positionsverändernd auf Galaxien auswirken, eine überall und an jedem Ort im Universum gleichmäßig ablaufende Raumexpansion entspricht jedoch einer Beeinflussung in und aus jeder Richtung, was letztendlich nicht zu einem Transport von kosmischen Objekten führen kann. Und seien Sie versichert, kein Physiker der Welt wäre je in der Lage, Ihnen eine ausgeprägte Richtung von Raumausdehnung zu definieren, weil ja gerade die Gleichmäßigkeit das für Raumausdehnung entscheidende Moment ist! Denkt man etwas länger darüber nach (das Autorenteam tut dies nun schon seit einigen Jahren), wird tatsächlich irgendwann klar, dass ein solcher „allgegenwärtiger“, „richtungsloser“ Impuls niemals in der Lage wäre, eine Galaxie von der Stelle zu bewegen Vielleicht stehen unsere bisherigen Beobachtungen ja nur deswegen mit den gängigen Vorstellungen in Konflikt, weil der Fokus auf eine vereinzelte Galaxie noch keinen Überblick des Gesamtuniversums zulässt? Um diese Frage zu klären, zeigen wir Ihnen in einer einfachen Veranschaulichung eine Computersimulation zur „Auswirkung von Raumausdehnung bei einem Galaxienpaar“. Abb. 4 Abb. 4a: Sehen Sie die schwarzen Pfeile? Das ist unsere (simulierte) Raumausdehnung. Um die Galaxien auseinander zu bringen und die Distanz zwischen ihnen gleichmäßig zu erhöhen, dehnen wir den Raum und verschieben die Galaxien entsprechend der Länge des Pfeils auf andere Positionen, der expandierende Raum „drückt“ dabei die Galaxien auseinander. Abb. 4b: In Abbildung 4b sehen Sie den Unterschied zwischen einem Hefekuchen und dem Raum des Universums. Da sich der Raum nicht nur zwischen unserem Galaxienpaar ausdehnen darf, sondern sich auch „seitlich“ davon ausdehnen muss, heben sich die positionsverändernden Kräfte gegenseitig auf, die Galaxien verharren unbewegt auf ihrer jeweiligen Position, nichts kann sich bewegen! Oder andersrum: der Raum zwischen dem Galaxienpaar kann sich gar nicht ausdehnen, weil es ihm praktisch unmöglich ist, selbst wenn die Kraft von Raumausdehnung die Galaxien auseinandertreiben wollte, würde der „Gegendruck“ von der anderen Seite sofort jede Expansion verhindern! Sagten wir nicht schon zu Beginn, dass es sich bei dem Prinzip Raumausdehnung um einen fast schon zu unglaublichen Irrtum der Urknall – Theorie handelt? Nein?, haben wir so gar nicht gesagt? Das war Absicht. Wir, weder der hier schreibende Autor, noch das Autorenteam, möchten Ihnen übel nehmen, wenn Sie sich jetzt so langsam kopfschüttelnd abwenden und unserer Webseite den Rücken kehren. Einen Hinweis auf die Richtigkeit unserer bisherigen Beobachtungen würden wir Ihnen aber dennoch gerne mit auf den Weg geben: Wussten Sie, dass Galaxien aufgrund von Raumausdehnung niemals ihre Position im Sternenbild verlassen können und dass noch niemals beobachtet werden konnte, wie eine Galaxie aufgrund von Raumausdehnung ihre räumlichen Koordinaten verlässt? Warum das so ist und welche Konsequenzen diese kleine Merkwürdigkeit so mit sich bringt, erfahren Sie auf www.irrtum-urknall.de, Rubrik: IRRTUM URKNALL für EXPERTEN. Teil 2 Distanzen, Distanzen. Wie groß war das Universum vor zehn Milliarden Jahren? „Wie war das nochmal mit der Größe des Universums kurz nach dem Urknall? Es war sehr klein. Was ist mit dem Universum dann passiert? Es ist gewachsen, es ,expandierte‘. Wie groß ist es denn heute? Das weiß man nicht so genau. Und wie ist das mit den Galaxien? Die Galaxien waren früher sehr viel näher beisammen, nur weil das Universum immer größer wird, sind die Galaxien heute so weit auseinander...“ So oder ähnlich könnte ein Großvater seinem Enkel etwas über die Urknall – Theorie erzählen. Für uns wäre an dieser (zutreffenden) Beschreibung vor allem wichtig, dass sich Galaxien früher sehr viel näher beieinander befunden haben müssen, weil a) das Universum zunächst unvorstellbar klein war und sowieso keine großen Distanzen beinhalten konnte und b) das Universum seither beständig expandiert und sich daher jede Galaxie mit jedem Tag etwas weiter von allen anderen entfernt. Und um genau diese Aussagen der Urknall – Theorie geht es in dem folgenden Artikel. Damit Sie zuvor aber schon einmal wissen, worauf Sie sich beim Lesen eigentlich einlassen, verraten wir Ihnen bereits im voraus einen weiteren unglaublichen Irrtum der Kosmologie und fassen ihn mit folgenden Worten für Sie zusammen: Alte Galaxien waren früher einfach viel zu weit auseinander, um ein räumlich enges Urknall - Universum zuzulassen! Ach, so etwas würden Sie eher nicht annehmen? Ganz ehrlich, wir wollten es anfangs auch nicht so ganz glauben. Falls Sie bei uns bleiben und uns bei der folgenden Kurz- Untersuchung ein wenig zur Seite stehen, können wir Ihnen mittlerweile aber immerhin erklären… Warum das junge Universum früher nun wirklich nicht klein gewesen sein kann Um Ihnen anschaulich (und schnell) zeigen zu können, warum das Universum bereits wenige Milliarden Jahre nach dem Urknall einen riesigen Durchmesser aufgewiesen haben muss, möchten wir Sie bitten, für einen Moment als Astronom für uns tätig zu werden. Ihre Aufgabe wäre es, mit uns zusammen eine kleine Karte des frühen Universums zu erstellen und die Position zweier zehn Milliarden Lichtjahre entfernter Galaxien zu kartografieren (keine Sorge, wir stehen Ihnen zur Seite). Für unsere Forschungsarbeit wollen wir Sie zunächst ein wenig ausrüsten, Sie erhalten ein gutes Teleskop, einen geeigneten Platz zur Observation des Nachthimmels, ein Blatt kariertes Papier und eine gute Mahlzeit. Da wir Sie mit all diesen Notwendigkeiten bestens versorgt haben, können wir uns auch schon an die Arbeit machen und den Nachthimmel nach alten Galaxie absuchen. Das Wetter spielt mit, wir haben Glück und schon bald findet sich eine in Frage kommende Galaxie. Hurra!! Nach kurzer und freudiger Feier kommen wir dann schon zur eigentlichen Arbeit, wir kartografieren die Position der gefundenen Galaxie. Sie haben doch noch das karierte Blatt Papier? Sehr gut, wir nehmen es zur Hand und markieren maßstabgetreu die genaue Lage des Objektes. Bitte sehen Sie sich die Arbeit auf der folgenden Abbildung einmal an. Abb. 1 Abb. 1: Abbildung 1 zeigt einen Ausschnitt unserer (später noch fertig zu stellenden) Galaxienkarte. Links auf der Karte sehen Sie in blauer Farbe unsere eigene Position eingezeichnet, rechts davon und in zehn Milliarden Lichtjahren Entfernung befindet sich die von Ihnen entdeckte Galaxie (der Einfachheit halber von uns „Galaxie G1“ getauft). Der gelbe Pfeil steht für den zurückgelegten Weg des vor zehn Milliarden Jahren abgestrahlten Lichtes. Auch wenn die Karte neben uns nur ein einziges weiteres Objekt verzeichnet, weist sie bereits einen wichtigen Aspekt auf: wir sehen im Heute die reale Ansicht eines Objektes aus der Vergangenheit! Ganz anders als bei den aus den Medien gewohnten Computeranimationen ehemaliger Ereignisse und Epochen, übermittelt uns die Galaxie hierbei eine echte, aber verspätete „Liveübertragung“ ihrer eigenen Vergangenheit! Für das richtige Verständnis unserer Karte bedeutet dies vor allem: Galaxie G1 war vor zehn Milliarden Jahren tatsächlich exakt an jenem Ort, an dem wir sie heute sehen, ebenso war Galaxie G1 vor zehn Milliarden Jahren tatsächlich genau in jenem Zustand, den uns ihre Strahlung jetzt erst übermittelt, das bei uns eintreffende Licht zeigt uns heute unverfälscht, wie die Galaxie vor zehn Milliarden Jahren tatsächlich aussah und an welchem Ort sie sich vor zehn Milliarden Jahren tatsächlich befand. Nach dem Studium unserer Karte und einer stärkenden Mahlzeit sind wir bereits wieder ausreichend motiviert, nach weiteren Galaxien zu suchen. Wir schwenken unser Teleskop und stoßen schon bald auf „Galaxie G2“, einer ebenfalls zehn Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie. Wir verzeichnen auch die Position dieses Objektes auf unserer Karte. Abb. 2 Abb. 2: Abbildung 2 zeigt unsere Karte ergänzt durch die gerade gefundene Galaxie. Auch bei dieser Galaxie wurde die ehemalige Position genau markiert, der vom Licht seit der Abstrahlung zurück gelegte Weg ist auch bei dieser Galaxie durch einen gelben Pfeil wiedergegeben. Mit diesen Informationen ausgestattet, nähern wir uns dem Abschluss unseres Vorhabens: wir wollen anhand der Position beider Galaxien den Rauminhalt des Universums vor zehn Milliarden Jahren bestimmen. Wie das geht, erfahren Sie in wenigen Minuten, zuvor jedoch noch eine häufig gestellte Frage. „Lässt sich die Distanz zwischen alten Galaxien überhaupt noch bestimmen, oder funktioniert das gar nicht mehr, weil die Ausdehnung des Raumes und andere kosmische Einflüsse alle Spuren der Vergangenheit schon lange verwischt haben und eine solche Messung unmöglich machen?“ Die Antwort kennen Sie ja bereits: das eintreffende Licht verrät uns „nur“ etwas über die Vergangenheit. Dieser Umstand bringt zwar viele Nachteile mit sich, hat aber eben auch einen interessanten Nebeneffekt: die zeitlich verspätet bei uns eintreffenden Signale zeigen uns ganz unbestechlich, an welchem Ort sich die Galaxien bei der Abstrahlung ihres Lichtes einmal befunden haben. Indem wir die Distanz zwischen ihnen bestimmen, können wir uns eine klare Vorstellung darüber machen, wie groß das Universum früher einmal gewesen sein muss. Keine Scherzfrage: wie viel Rauminhalt sollte das Universum vor zehn Milliarden Jahren bereits mindestens aufgewiesen haben? - Mindestens so viel, dass unsere beiden Galaxien noch bequem hineinpassen! Also zurück zu unserer Galaxienkarte, wir wollen jetzt doch wirklich einmal genauer wissen, wie weit beide Galaxien zu ihrer Zeit auseinander waren. Abb. 3 Für Experten: Die Messung der Distanz ist in unserem Beispiel natürlich nur deswegen so einfach, weil sich die Galaxien auf einer gemeinsamen „Zeitebene“ befinden. Nur weil beide Galaxien zu einer Zeit ihre Position einnahmen (in diesem Fall vor genau zehn Milliarden Jahren), können wir sie in eine klare raumzeitliche Beziehung zu uns setzen. Bei zeitlich aus unterschiedlichen Epochen stammenden Galaxien bräuchten wir hierzu erst noch ein paar recht komplexe Umrechnungsschritte. Da wir unsere Ausführung anschaulich halten wollen, wurde daher nur mit einer fiktiven, für unsere Zwecke „idealen“ Galaxienkonstellation gearbeitet. In der Realität finden Sie natürlich noch viel weiter voneinander entferne (Alt-) Galaxien! Abb. 3: Hübsches Lineal, finden Sie nicht? Wie Sie vielleicht erkennen können, entspricht die Skalierung des Lineals genau der im unteren Bereich eingeblendeten Skala. Die Entfernung zwischen beiden Galaxien vor zehn Milliarden Jahren lässt sich mit dem Lineal jetzt tatsächlich recht einfach ermitteln, wir messen die Distanz mit dem eingezeichneten Maßstab einfach ab. Noch mal kurz nachsehen, Lineal genau zurecht rücken, Wert ablesen: die Entfernung zwischen Galaxie G1 und Galaxie G2 vor zehn Milliarden Jahren beträgt ziemlich genau achtzehn Milliarden Lichtjahre! Kurze Pause Auch wenn es sich bei unseren Ausführungen um einen Artikel der IRRTUM URKNALL INSTANT – Reihe handelt und alles meist ja doch eher schnell gehen soll, möchten wir an dieser Stelle gerne Teleskop und Galaxienkarte für einen Moment zur Seite legen und kurz reflektieren... Praktisch haben wir da gerade abgemessen, dass der Urknall „so nicht funktioniert haben kann“! Wer als echter Wissenschaftler eine solche Messung durchführt, versteht natürlich sofort, welche Bedeutung diese Zahlen haben. Man kann sich dann umsehen und nach weiteren Galaxien suchen, man kann sich an Kollegen wenden, man kann sich fragen, wie sich mit einer solchen Sache überhaupt umgehen lässt... Im vorliegenden IRRTUM URKNALL – Artikel ist der Umgang mit all dem natürlich recht simpel: wenn alle Positionen fachgerecht ermittelt sind, die Distanzen maßstabgetreu übertragen und ordentlich vermessen, wenn alle Daten erhoben und geprüft sind, braucht es nur noch einen Taschenrechner, um den „Fall Urknall“ per Faktum aufzulösen. Wir sortieren also kurz noch einmal unsere Zahlen und vergegenwärtigen uns, was wir da eigentlich gerade abgemessen haben: Vor zehn Milliarden Jahren war das Universum doch noch recht jung, etwa vier Milliarden Jahre schätzt man. Wie groß kann der Rauminhalt des Universums zu dieser Zeit eigentlich schon gewesen sein? Wir rechnen es Ihnen in einer groben Überschlagung einmal vor: bei maximaler Ausdehnungsgeschwindigkeit (das wäre dann die Geschwindigkeit des Lichts) kann das Universum nach vier Milliarden Jahren Raumexpansion in jede Richtung einen Durchmesser von acht Milliarden Lichtjahren unmöglich überschritten haben. (Wir können Ihnen versichern, diese schlichten Zahlen treffen zu.) Fast lustig: da sich die Distanz unserer (Muster-) Galaxien vier Milliarden Jahre nach dem Urknall bereits auf über achtzehn Milliarden Lichtjahre belief, ist die gemessene Distanz praktisch nicht mehr mit der Urknall – Theorie in Übereinstimmung zu bringen, nur wenn das Universum nach dem Urknall (gegen alle Regeln der Physik) in mehrfacher Überlichtgeschwindigkeit explodiert wäre (was nicht geht!), könnten die von uns ermittelten Werte mit dieser Theorie überhaupt noch „vernünftig“ erklärt werden! Bei der Beobachtung des realen Sternenhimmels finden wir durchaus noch weiter voneinander entfernte Galaxien, die Vorstellung eines räumlich kleinen Früh – Universums schließt sich anhand dieser Beobachtungen doch nun wirklich (wie oben schon gesagt) von selbst aus! Aber halt, stopp, ganz so einfach ist das ja nicht! Natürlich lassen sich unsere Untersuchungsergebnisse noch mit der Urknall – Theorie vereinbaren, man muss halt nur den Zeitpunkt des Urknalls um ein paar Milliarden Jahre nach hinten verschieben… Warum auch das nicht wirklich hilft, erfahren Sie im 3.Teil unserer IRRTUM URKNALL INSTANT – Reihe: Galaxie UDFj-39546284 oder: Eine Reise zum Ursprung der Zeit Zum Abschluss unserer IRRTUM URKNALL INSTANT – Reihe möchten wir Sie gern zu einer ungewöhnlichen Reise einladen: wir unternehmen einen Flug zur Wiege des Universums und erkunden dort den Ursprung der Zeit, wir wollen dabei so nahe wie möglich zu jenem verschollenen Ort vordringen, an dem das Universum vor vierzehn Milliarden Jahren mit einer riesigen Explosion begann, sobald wir… Was?, Sie meinen, so etwas würde gar nicht gehen, die Distanzen im Universum seien ja viel zu groß und außerdem würde sich ein solcher Ort heute gar nicht mehr lokalisieren lassen, weil nach vierzehn Milliarden Jahren Raumexpansion und stetiger Veränderung die Position des Urknalls in Wirklichkeit gar nicht mehr zurückverfolgt werden kann? Da kennen Sie nicht Galaxie UDFj-39546284! Galaxie UDFj-39546284 ist die älteste je vom Menschen entdeckte Galaxie und befindet sich (oder besser: befand sich) zum Zeitpunkt der Abstrahlung ihres Lichts in ca. 13,2 Milliarden Lichtjahren Entfernung. Neben ihrem Alter und ihrer großen Distanz zu uns, ist an Galaxie UDFj-39546284 besonders ihre unmittelbare Nähe zur ehemaligen Urknall – Position interessant. Wie Sie wissen, war das Universum vor 13,2 Milliarden Jahren noch in seinem zartesten Babyalter und gerade mal (nach letzten Schätzungen) ein paar hundert Millionen Jahre alt. Eine Galaxie, fast so alt wie das Universum selbst, muss sich zum Zeitpunkt ihrer Existenz in unmittelbarer Nachbarschaft zum ehemaligen Ursprungsort des Universums befunden haben, so kurze Zeit nach dem Urknall war das Universum durchaus noch ein Zwerg - und das Ziel unserer Expedition, der Anfang von Zeit und Raum, war damals nah, sehr nah an „Galaxie U“. Wie eine solche Reise überhaupt ablaufen könnte? Hier unser ausgeklügelter Plan: indem wir „Galaxie U“ als richtungsmäßige Orientierung benutzen und die Strahlung bis zur Galaxie hin zurück verfolgen, können wir auf der dort bestehenden „Zeitebene“ (800 Mio. Jahre nach dem Urknall) die noch recht geringe Ausdehnung des jungen Universums (fast) exakt bestimmen. Irgendwo innerhalb dieser Ausdehnung müsste dann natürlich auch der ehemalige Ursprungsort des Universums zu finden sein! Das klingt doch durchaus vernünftig, oder etwa nicht? (Ehrlich gesagt, wir erwarten gewisse Turbulenzen, hoffen aber, dass alles gut geht!) Wie wir das alles im Detail anstellen wollen, zeigen wir Ihnen gleich. Was wir dazu brauchen ist zunächst nur eine weitere Galaxienkarte. Und was das alles mit IRRTUM URKNALL zu tun hat, erfahren sie dann gleich danach. Die Reise zum Ursprung der Zeit Wie bei jeder gut geplanten Expedition sind Karte und Kompass wichtige Hilfsmittel zum Erreichen des Ziels. Auch für die Reise zum „Anfang der Zeit“ werden wir eine Karte benötigen, das Problem dabei ist nur, wir sind echte Pioniere und müssen unsere Karte selbst erstellen, machen wir uns also ans Werk. Welche Möglichkeiten stehen uns zur Hand? Wie können wir den Ursprung von Raum und Zeit innerhalb der riesigen Ausdehnung des heutigen Universums zurückverfolgen? Eigentlich haben wir es schon beschrieben: eine Uraltgalaxie wie UDFj-39546284 muss sich sehr nahe am Ursprungsort befunden haben, weil sie gerade zu jener Zeit existierte, als das Universum erst einige hundert Millionen Jahre alt war. Glücklicherweise stehen uns die genauen Koordinaten dieser Galaxie schon länger zur Verfügung (im Internet können Sie sich hierzu genauer informieren). Auf Basis dieser Daten ist es möglich, „Galaxie U“ für unsere Reisezwecke zu nutzen: indem wir uns räumlich und zeitlich ihrer Position annähern, näher wir uns ganz von selbst auch dem Anfang des Universums an. Aufgrund unseres Wissens um die raumzeitliche Position dieser Galaxie können wir uns gewissermaßen Schritt für Schritt an den Urknall heranpirschen. Kartografieren wir zu unserer eigenen Orientierung zunächst die Position der Galaxie: Abb. 1 Abb. 1: Unten links auf der Galaxienkarte sehen Sie unsere eigene Position. Auf einer geraden Linie und 13, 2 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt befand sich „Galaxie U“ 800 Mio. Jahre nach dem Urknall, der gelbe Pfeil zeigt den vom Licht seither zurückgelegten Weg (wenn Sie mögen, können Sie sich im Internet über die genau Position der Galaxie im Sternenbild informieren und Ihre Karte dementsprechend ausrichten). Wichtig zum Verständnis dieser Karte ist die Zeitangabe oben links. Wir wissen zwar nicht, wie es um die Galaxie heute bestellt ist (wahrscheinlich existiert sie schon lange nicht mehr), dennoch hält die Karte zwei wichtige Informationen über die Vergangenheit des Universums bereit: wir haben eine klar definierte Position (Galaxie UDFj-39546284) zu einer klar definierten Zeit (800 Mio. Jahre nach dem Urknall). Diese beiden Orientierungspunkte reichen aus, unsere Reise zum Anfang der Zeit auch wirklich durchführen zu können, bitte halten Sie sich fest, wir fliegen sofort. Unser Reisebericht: Reisebericht Nach dem Start ging alles sehr schnell, wir schossen den gelben Pfeil in entgegen gesetzter Richtung entlang, bewegten uns dabei rückwärts in der Zeit und trafen schon bald auf den Ort, von dem wir heute sicher wissen, wo er sich damals befand – dann schon die Ankunft, huch, wir sind da! (sind Sie dabei?) Jetzt - Zeit: 800 Millionen Jahre nach Urknall, Position: Galaxie UDFj-39546284 (vor 13,2 Milliarden Jahren). Der Flug ist gelungen, wir sind gerade angekommen und befinden uns irgendwo in einem abgelegenen Winkel von „Galaxie U“. Wir haben Fragen: Wie groß ist wohl das Universum jetzt? Wo genau befinden wir uns darin? Wir sehen uns um und erkennen nichts! Ach ja, wir sind ja bloß Zeitreisende, wir sind zwar dort und befinden uns jetzt auf der Galaxie, was um sie herum passiert, können wir allerdings nicht so richtig erkennen. Murren und Grummeln der Mannschaft. Grummeln hilft nicht, vielleicht hilft ein bisschen Arithmetik? Jetzt, 800 Millionen Jahre nach dem Urknall, kann das Universum noch nicht sehr groß gewesen sein, wenn das Universum seit Anbeginn der Zeit in maximaler Geschwindigkeit (Lichtgeschwindigkeit) expandiert, kann es jetzt allerhöchstens 1,6 Milliarden Lichtjahre im Durchmesser aufweisen (wie wir auf diese Zahlen kommen, zeigen wir Ihnen später)! Wir nehmen geistesgegenwärtig unsere Karte und zeichnen diesen Bereich rund um unsere gegenwärtige Position ein. Aber wo war nur der Urknall, er muss doch hier irgendwo gewesen sein! Wir sehen uns noch einmal um, doch auch dies ist aus …krschkrsch….der …krsch… nicht genau zu erkennen, na ja, wir ahnten ja schon gewisse …krsch… .. krr. Sorry, mehr kriegen wir hier wohl nicht mehr heraus, wir reisen zurück! Ein wenig enttäuschend, finden Sie nicht? Da reist man Milliarden von Jahren in der Zeit zurück, zerbricht sich den Kopf über Position und Orientierung, erstellt Karten, macht große Pläne und dann doch nur „krschkrsch“, nicht allzu viel erreicht. Aber wir erinnern uns: wir haben dort doch etwas „geistesgegenwärtig“ auf unserer Karte verzeichnet! Sehen wir uns die Notiz jetzt noch einmal an: Abb. 2 Wie wir auf unsere Zahlen kommen: Selbst bei maximaler Expansionsgeschwindigkeit in jede Richtung (Lichtgeschwindigkeit) kann das Universums nach 800 Mio. Jahren Expansion nur 1,6 Mrd. Lichtjahre im Durchmesser aufweisen. Innerhalb dieser Ausdehnung muss sich auch „Galaxie U“ befinden. Da die genaue Position der Galaxie innerhalb des damals existierenden Universums nicht genau bestimmt werden kann, wäre es unter Umständen möglich, dass sich „Galaxie U“ am extremen Rand der damals maximal möglichen Ausdehnung befand. Um ganz sicher zu gehen, die Urknall – Position auch wirklich in unsere Abbildung zu integrieren, ergibt sich daher ein max. möglicher Urknall - Bereich von 1,6 Milliarden Lichtjahren (Radius) um „Galaxie U“ herum. (Siehe hierzu auch: IRRTUM URKNALL für EXPERTEN) Abb. 2: Sie sehen doch sicher den rot eingezeichneten Kreis um „Galaxie U“? Das ist der Bereich in dem vor 14 Milliarden Jahren der Urknall stattgefunden haben muss! Da die Ausdehnung des Universums nach 800 Mio. Jahren Expansion aus Zeitsicht von „Galaxie U“ unmöglich weiter voran geschritten sein kann als dies in der Abbildung (maßstabgetreu) wiedergegeben ist, lässt sich der Anfang von Raum und Zeit mit Sicherheit auf den eingegrenzten Bereich beschränken (zumindest dann, wenn die Expansion des Universums unseren grundlegenden physikalischen Gesetzen unterliegt). Vergessen Sie nicht, auch der Raum kann sich nicht unendlich schnell ausdehnen, mehr „Raum für Raum“ als in der Abbildung dargestellt, gab es damals einfach noch nicht. Aber immerhin, hey, wir haben den Urknall lokalisiert, bravo! Ja, und Reisen macht auch klug. Aus unserer heutigen Sicht bringt die Expedition hin zum Anfang der Zeit eine weitere für uns wichtige Erkenntnis mit sich (wir erklären Ihnen gleich, warum): wenn das Universum tatsächlich seit vierzehn Milliarden Jahren expandiert und irgendwo in relativer Nähe zu „Galaxie U“ seinen Anfang nahm, müsste sich die Erde, unsere Galaxie, am äußeren Rande des heutigen Universums befinden! Abb. 3 Abb. 3: Wie beschrieben, muss der Urknall irgendwo in dem in hellem Rot markierten Bereich stattgefunden haben, wir haben diesen Umstand bereits fachgerecht rekonstruiert und mit Ihnen zusammen geklärt. Das bedeutet natürlich auch, die Expansion des Universums muss irgendwo innerhalb dieses markierten Bereiches ihren Anfang genommen haben. Das Interessanteste daran: lassen wir das Universum (in einer Simulation) vom rekonstruierten Ursprungsort ausgehend 14 Milliarden Jahre lang in alle Richtungen hin expandieren, erreicht die maximal mögliche Ausdehnung des Universums gerade mal so unsere eigene Galaxie! Hätte sich der Urknall vor 14 Milliarden Jahren tatsächlich irgendwo um „Galaxie U“ herum abgespielt, müsste mehr als die Hälfte unseres Nachthimmels praktisch frei von Galaxien sein! In dunklem Rot eingezeichnet: die maximal mögliche Ausdehnung des Universums heute. In blau markiert: unsere Position. - Abschluss und Zusammenfassung Wir haben uns in diesem Artikel bemüht, Ihnen schnell und möglichst anschaulich eine der großen und recht komplexen Problematiken der Urknall – Theorie auf anschauliche Weise zu schildern. Der Nachteil einer solchen Aufbereitung liegt manchmal darin, dass Richtigkeit und Wichtigkeit der Argumentation eventuell unterschätzt und „überlesen“ werden können. Wir möchten daher für Sie die wichtigsten Punkte dieses Artikels noch einmal ernsthaft und in wenigen Worten zusammenfassen: Da die Expansion des Raumes (zumindest anfangs) nicht unendlich schnell vor sich gehen kann, müssen sich sehr alte Galaxien in einem räumlich sehr kleinen Universum befunden haben. Durch eine einfach gehaltene (aber dennoch zutreffende) Rekonstruktion der räumlichen Umstände des frühen Universums können wir den Ursprung von Raum und Zeit (und somit auch den Ursprung der Raumexpansion) auf einen Bereich von deutlich weniger als zwei Milliarden Lichtjahre beschränken. Bei einer Simulation von Raumausdehnung ausgehend von dem rekonstruierten Bereich (Abb. 3) zeigt sich dann, dass selbst bei einer dauerhaft maximalen Expansionsgeschwindigkeit die Position unserer Galaxie „kaum noch in das Universum passt“. Was unsere INSTANT - Ausführung nicht zeigen kann ist, dass wir alte Galaxien praktisch in jeder Richtung um uns herum lokalisieren können. Wenn wir die oben unternommene „Reise“ zu mehreren dieser Galaxien durchführten und alle gewonnenen Informationen in einer gemeinsame Karte notierten (was bei IRRTUM URKNALL für EXPERTEN auch getan wird), zeigt sich, dass der Urknall an unterschiedlichen Positionen zugleich hätte stattfinden müssen. Ein solcher Ablauf ist selbstverständlich unmöglich mit der Theorie in Einklang zu bringen! Falls Sie sich noch weiter mit den unglaublichen Irrtümern der Urknall - Theorie beschäftigen mögen, steht Ihnen IRRTUM URKNALL für EXPERTEN auf www.irrtum-urknall.de zur freien Verfügung. Vielen Dank für Ihren Besuch! Ihr IRRTUM URKNALL - Autorenteam
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