Universum endlich oder unendlich

Seit 30 Jahren sind Weltraumforscher den riesigen K-Strings auf der Spur - K steht dabei für kosmisch. Dabei handelt es sich um Risse im Universum, die beim Urknall entstanden sein sollen.

Das Weltall hat möglicherweise Risse. Zwar sind sie extrem dünn, dafür aber teilweise unendlich lang. Entstanden sind sie vermutlich bereits kurz nach dem Urknall: Etwa so, wie beim Gefrieren von Wasser dort Risse im Eis entstehen, wo die Bildung von Eiskristallen ungleichmäßig verläuft, bekam demnach auch der Weltraum Risse, als Bereiche mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften aufeinander trafen. Allerdings haben die Risse - offiziell "Kosmische Strings" genannt - ein großes Imageproblem: Zumindest bisher weiß niemand, ob sie wirklich existieren.

In der Theorie gibt es Kosmische Strings schon seit etwa 30 Jahren. Natürlich handelt es sich dabei nicht um die Art von Rissen oder Spalten, die man von der Erde kennt. Man kann sie nicht direkt sehen, und sie bewegen sich rasant durchs All. Zudem sind sie extrem dünn: Wäre ein einzelnes Wasserstoffatom so groß wie die Sonne, wäre ein Kosmischer String im Vergleich immer noch nicht dicker als ein menschliches Haar, berichtet das Magazin "bild der wissenschaft" in seiner Septemberausgabe.

Trotzdem sind die Risse echte Schwergewichte. So würde ein einziger Zentimeter eines solchen Kosmischen Strings zehn Billiarden Tonnen wiegen, und ein sechs Kilometer langer Abschnitt hätte die Masse der gesamten Erde. Die Kosmologen glauben, dass ursprünglich etwa 80 Prozent der Risse unendlich lang waren und die übrigen riesige Schleifen, groß wie ganze Galaxien, bildeten. Mittlerweile hat sich jedoch das Universum stark ausgedehnt, und der größte Teil der unendlich langen Fäden wäre von der Erde aus nicht mehr beobachtbar. Die verzwirbelten Schleifen der restlichen Weltraumfäden könnten jedoch durchaus noch im beobachtbaren Teil des Alls existieren.

Anfang der Galaxien
Sollte es die Kosmischen Strings tatsächlich geben, wären sie eine wahre Goldgrube an Informationen für die Forschung. Da sie aus der Geburtsstunde des Universums stammen, könnten sie dazu beitragen, beispielsweise die Eigenschaften der Urmaterie besser zu verstehen. Sie könnten bei der Erklärung helfen, wie Galaxien entstanden sind und woher die energiereichsten Teilchen der kosmischen Strahlung stammen. Doch um den Strings diese Geheimnisse zu entlocken, müsste man sie erst einmal aufspüren - und daran sind bisher Forscher aller Sparten gescheitert.

Hoffnung macht den Wissenschaftlern jedoch eine Methode, die schon Albert Einstein beschrieben hat: der so genannte Gravitationslinseneffekt. Dabei machen es sich Astronomen zunutze, dass ein Objekt mit einem starken Schwerefeld wie etwa eine Galaxie oder ein Galaxienhaufen das Licht eines dahinter liegenden Objektes ablenkt. Von der Erde aus betrachtet erscheint das hintere Objekt dann nicht als ein einzelnes Bild, sondern es wird in bis zu fünf Einzelbilder zerlegt.

Einen ähnlichen Effekt hätten auch Kosmische Strings, glauben die Astrophysiker. Aufgrund ihrer extrem großen Masse besitzen sie ein immenses Schwerefeld, das den Raum rund um den dünnen String krümmt. Das hat eine ganz charakteristische Wirkung: Das Licht dahinter liegender Quellen spaltet sich in zwei ganz genau symmetrische, scharf voneinander abgegrenzte Bilder auf. Die Astronomen müssen also einfach nach einem symmetrischen Doppelstern oder einer Doppelgalaxie mit einer Lücke dazwischen suchen.

Optische (Ent-)Täuschung
Tatsächlich stieß bereits im Jahr 2003 ein russisch-italienisches Forscherteam im Sternbild Rabe auf ein solches Objekt - zwei elliptische Galaxien mit extrem ähnlichen Spektren, getrennt durch eine schmale Lücke. Doch als das Hubble-Weltraumteleskop die verdächtigen Galaxien im Januar dieses Jahres in höherer Auflösung fotografierte, erlebten die Wissenschaftler eine Enttäuschung: Die beiden Hälften waren nicht gleich, und auch die scharfe Kante zwischen ihnen fehlte, berichteten die Forscher im Interview mit "bild der wissenschaft".

Einen weiteren viel versprechenden Kandidaten haben Astronomen im Sternbild Großer Bär aufgespürt. Hier ist die Lage allerdings komplizierter: Es handelt sich nicht um einen direkten Effekt, sondern um einen indirekten - sozusagen einen Gravitationslinseneffekt bei einem Gravitationslinseneffekt, der ungewöhnliche Helligkeitsschwankungen beim Abbild eines Quasars, dem Zentrum einer fernen Urgalaxie, auslöst. Für das Muster dieser Schwankungen kommen nur zwei Ursachen infrage - entweder ein Doppelstern nur vier Lichtjahre von der Erde entfernt oder ein Kosmischer String in der Umgebung der Milchstraße. Und da ein solcher Doppelstern, der sogar mit bloßem Auge sichtbar sein müsste, nicht existiert, sind die Astronomen zuversichtlich, tatsächlich einem Kosmischen String auf der Spur zu sein.

http://www.stern.de/wissenschaft/kosmos/568510.html?nv=ct_mt

http://www.focus.de/wissen/odenwald.....kus-adam-i_aid_27850.html

Wie groß ist unser Universum?

Wissenschaftler meinen, die Größe unseres Universums zu kennen. Woher weiß man, dass es weit außerhalb der errechneten zehn bis 20 Milliarden Lichtjahre keine anderen Galaxien gibt?
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Die wahre Größe des Universums kennt niemand. Es könnte endlich sein, aber auch unendlich. Dennoch versuchen die Kosmologen einige Annäherungen an die Frage. Zunächst, sofern es um Fragen der praktischen Astronomie oder Kosmologie geht, beschränken sich die Forscher auf das beobachtbare Universum. Dessen Größe wird vom Alter des Alls und der Lichtgeschwindigkeit bestimmt.
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Der Urknall ereignete sich vor 13,7 Milliarden Jahren. Folglich können wir nur jene Bereiche des Kosmos sehen, deren Licht uns in dieser Zeit erreichen konnte. Das beobachtbare Universum entspricht demnach einer Kugel mit einem Radius von 13,7 Milliarden Lichtjahren. Der Kosmos, der aus dem Urknall hervorging, ist aber mit ziemlicher Sicherheit deutlich größer als dieser kosmische Horizont. Denn bei der Größenabschätzung müssen Astronomen die Expansion des Alls berücksichtigen. Ihre Ursache ist die im Urknall freigesetzte Energie, die den Raum auseinandertreibt.

Ist das Universum endlich?
Noch ein anderer Faktor ist für die Größe des Universums entscheidend – nämlich seine Gestalt (fachsprachlich: Topologie). Nach Einsteins Relativitätstheorie krümmt Materie den Raum. Ist die Massendichte im All hoch, ist die Krümmung positiv, im Extremfall sogar so stark, dass der Raum in sich zurück läuft und eine abgeschlossene Kugel bildet. Er hätte dann zwar keine Grenze, wäre aber endlich (so wie unsere Ameise an keine Grenze stoßen würde, wenn sie um einen Ball läuft).

Die Grenzen unseres Verstandes

Diese Vorstellungen verwirren die Sinne. Um solche Dimensionen zu erfassen, reicht unser Verstand nicht aus. Gleichwohl wollen die Astronomen herausfinden, welches ihrer Modelle zutreffend ist. So könnten genauere Messungen der kosmischen Mikrowellenstrahlung tatsächlich Auskunft über die Topologie unseres Universums geben, und damit auch über seine Größe. Auch wenn sich dabei herausstellt, dass unser All klein und endlich ist, gibt es eine gute Nachricht: Das Hubble-Volumen, unsere kosmische Heimat, wird pro Jahr um ein Lichtjahr größer.

Es ist einfach: das Universum ist endlich und unendlich:
Der scheinbare Widerspruch wird verständlich wenn man in der Analogie eine Dimension streicht. Das Universum hat 4 Raumdimensionen.

Nehmen wir nun 3 Raumdimensionen:
Die Oberfläche der Erde ist endlich. Dennoch ist nirgendwo ein Ende, also ist sie unendlich.

Wenn wir im Weltall immer geradeaus fliegen würden, so kämen wir nach 13 bis 16 Milliarden Lichtjahren wieder auf der Erde an. Genauer: dort, wo die Erde war, da sie durch die Expansion weiterflog. Allerdings: in dieser Reise einmal durchs Universum kämpfen wir gegen die Expansion des Universums an, da es den Durchmesser des Universums stets vergrößert.

schön lang.

Aber vielleicht werden Forschungen in 1000 Jahren wieder andere Ergebnisse aufzeigen.

Insofern ist alles unendlich

Nun, auch ein Fraktal ist eine Unendlichkeit in der Endlichkeit und hier das Tolle: es wird keine weitere Dimension benötigt.