Die Vergangenheit in der Zukunft

18.04.2011

Astronomen der fernen Zukunft könnten den Urknall immer noch herleiten

Eine Billionen Jahre in der Zukunft, könnten es Alien-Astronomen in unserer Galaxie Schwierigkeiten damit haben, den Beginn unseres Universums zu erforschen. Ihnen fehlen dann nämlich die Belege für den Urknall, über die wir heute noch verfügen. Mit ein bisschen Grips und besseren Messtechnologien könnten sie dies jedoch kompensieren.

Edwin Hubble war es, dessen Beobachtungen die ersten Anhaltspunkte für die Urknall-Theorie lieferten. Er zeigte, dass sich Galaxien voneinander fortbewegen weil sich das Universum ausdehnt. In den 1940er-Jahren wurde dann die Mikrowellen-Hintergrundstrahlung als "Restglühen" des Urknalls vorausgesagt und im Jahr 1964 bestätigt.

Die Zukunft der Sternenbeobachtung. Der Himmel wird anders aussehen. Bild: Harvard CfA

In einer Billionen Jahren, wenn das Universum hundert mal älter als heute ist, wird sich die Sache für Alien-Astronomen etwas anders darstellen: Die Milchstraße wird dann mit dem Andromeda-Nebel verschmolzen sein. Viele ihrer Sterne, unsere Sonne eingeschlossen, werden dann bereits verglüht sein. Die anhaltende Expansion des Universums wird alle Galaxien so weit auseinander getrieben haben, dass sie hinter dem kosmischen Horizont verschwunden und für immer aus dem Blick geraten sind.

Die selbe Expansionsbewegung wird dann auch dafür verantwortlich sein, dass die kosmische Hintergrundstrahlung verschwunden ist, weil die Wellenlängen der Mikrowellen-Photonen dann länger als das sichtbare Universum sein werden. Wie aber können zukünftige Astronomen ohne die Hinweise durch die Hintergrundstrahlung und die Rotverschiebung sich entfernender Galaxien Rückschlüsse auf den Urknall anstellen?

Avi Loeb, einem Kosmologen in Harvard zufolge, könnten clevere Astronomen in einer Billionen Jahre trotzdem noch auf die Idee kommen, das Universum sei mit einem Urknall entstanden - ebenso könnten sie das heute führende Lambda-CDM-Modell (Lamda Cold Dark Matter) rekonstruieren, das mit wenigen Grundannahmen die Entwicklung des Universums beschreibt. Sie müssten dazu nur die am weitesten entfernte Lichtquelle nutzen - jene, die dabei entsteht, wenn superschnelle Sterne aus dem Zentrum der so genannten Lokalen Gruppe herausgeschleudert werden.

Wie superschnelle Sterne entstehen. Bild: Harvard CfA

"Bislang hatten wir immer gedacht, dass Kosmologie durch Sternenbeobachtung in einer Billionen Jahre nicht mehr möglich sei", so Loeb, der das Institute for Theory and Computation (ITC) in Harvard leitet. "Jetzt wissen, wir, dass das doch der Fall sein kann. Superschnelle Sterne werden es Bewohnern der Lokalen Gruppe erlauben etwas über die kosmische Expansion zu lernen und so die Vergangenheit des Universums zu rekonstruieren."

Etwa alle 100.000 Jahre kommt ein Doppel-Stern-System dem zentralen Schwarzen Loch in der Mitte unserer Galaxie zu nahe und wird auseinander gerissen. Ein Stern stürzt in das Schwarze Loch, während der andere fortgeschleudert wird - und zwar mit einer Geschwindigkeit von mehr als 1,5 Millionen Kilometern pro Stunde, schnell genug, um vollständig aus der Galaxie herausgeschleudert zu werden.

Solche superschnellen Stern zu finden, ist eine größere Herausforderung als die sprichwörtliche Nadel im Heuhaufen zu suchen, aber zukünftige Astronomen werden guten Grund dazu haben, emsig nach ihnen Ausschau zu halten. Einmal weit genug entfernt vom Gravitationseinfluss der Lokalen Gruppe, werden solche Sterne nur noch durch die Expansionsbewegung des Universums beschleunigt. Astronomen könnten diese Beschleunigung mit Methoden und Technologien messen, die weiter entwickelt als unsere heutigen sind. Dadurch würde eine andere Beweiskette als die heute für die Expansionstheorie verwandte genutzt werden - zwar ähnlich der von Hubble, jedoch schwieriger zu belegen, weil sehr kleine Effekte gemessen werden müssten.

Durch die Beobachtung von Sternen in der Lokalen Gruppe könnten sie Rückschlüsse daraus ziehen, wann sich die Galaxie gebildet hat. Diese Information, kombiniert mit den Messungen an superschnellen Sternen könnten dazu genutzt werden, das Alter des Universums und seine Schlüsselparameter (wie die Kosmologische Konstante) zu berechnen.

"Astronomen der Zukunft müssten nicht bloß daran glauben, dass es einen Großen Knall gegeben hat. Mit genauen Messungen und cleveren Analysen der Messergebnisse, könnten sie Hinweise auf die Geschichte des Universums entdecken", so Loeb. Seine eigenen Forschungsergebnisse dazu werden in Kürze zur Verfügung stehen - in einem Artikel des Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Computersimulation der Milchstraßen-Andromeda-Nebel-Fusion (Quelle: Harvard CfA)

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