Einführung in die Kosmologie

Menschen haben schon immer in den Himmel geschaut und sich gefragt: Was ist da oben? Jede Zivilisation, jede Kultur und jede Religion hat ihre eigenen Geschichten und Vorstellungen über die Erde und das Universum. Philosophen und Wissenschaftler haben versucht, Antworten auf bestimmte Fragen zu finden: Woher kommt alles? Was ist das Universum? Woraus besteht es, und wie passen wir in das alles?

Einige gehen sogar noch weiter: Sie untersuchen nicht nur die Vergangenheit, sondern sagen auch die Zukunft des Universums voraus. Alle diese Fragen nach der Herkunft, den Eigenschaften und der Geschichte des Universums führten zur Gründung eines Wissenschaftszweigs: der Kosmologie. Unser Verständnis des Universums beschränkt sich darauf, was wir sehen und auf der Grundlage unseres Wissens berechnen können. Dank neuer Entdeckungen und Technologien wurden die Theorien und Vermutungen im Laufe der Zeit mehrmals geändert. Es wurden Gesetze und Regeln formuliert, auf denen die moderne wissenschaftliche Kosmologie beruht.

Einige wichtige Entdeckungen, die zur Entwicklung der Kosmologie führten, wurden Anfang des 20. Jahrhunderts gemacht. Alles beginnt damals mit Albert Einstein und seiner allgemeinen Relativitätstheorie. Als Einstein versucht, seine Theorie auf das Universum anzuwenden, macht er eine schockierende Entdeckung: Das Universum ist nicht gleichbleibend, so wie es alle gedacht haben! Abgesehen von seinen Gleichungen hat er jedoch keine Beweise, die diese Theorie stützen.

Kurz danach entdeckt der US-amerikanische Astronom Edwin Hubble, dass es neben der Milchstraße auch noch andere Galaxien gibt. Er erforscht das Licht, das die Galaxien ausstrahlen, und die Distanz zwischen ihnen. Gleichzeitig stellt der belgische Priester und Wissenschaftler Georges Lemaître fest, dass sich die Galaxien ständig von uns und voneinander wegbewegen. Und je weiter weg sie sind, desto schneller bewegen sie sich. Hubbles Studien bestätigen Lemaîtres Hypothese und beweisen, dass Einsteins Gleichungen richtig sind.

Das Universum dehnt sich aus. Diese Erkenntnisse werden zusammengetragen als Hubble-Lemaître-Gesetz bezeichnet, welches heute eine wichtige Größe der modernen Kosmologie ist. Aber Lemaître geht noch einen Schritt weiter und deutet an: Wenn das Universum sich ausdehnt, muss es früher viel kleiner gewesen sein. Er behauptet: Es war vielleicht einmal so klein wie ein einzelner Punkt ohne Dimensionen. Alles an Materie, Raum und Zeit waren einmal in dieser Singularität gebündelt.

Irgendwann fing die Singularität an, sich auszudehnen und es entstanden Sterne, Planeten, Galaxien: also das Universum, so wie du es kennst. Man nennt das die Urknall-Theorie. Auch wenn es unglaublich klingt: Beobachtungen und Forschungen von Wissenschaftlern stützen diese Theorie. Wissenschaftler erforschen das Universum auch weiter – mit moderner Technik wie Computern, Satelliten und hoch entwickelten Teleskopen. Das Very Large Telescope (VLT) in Chile und das Hubble-Weltraumteleskop in der Erdumlaufbahn liefern uns klare Bilder von Sternen und anderen Himmelsobjekten, die weit weg sind.

Einige dieser Sterne sind so weit entfernt, dass es sehr lange dauert, bis ihr Licht die Erde erreicht. Wenn du sie also anschaust, blickst du tatsächlich in die Vergangenheit des Universums! Ein noch größeres Teleskop – das James-Webb-Weltraumteleskop – soll ins Weltall geschickt werden. Wissenschaftler hoffen, dadurch die Entstehung der ersten Galaxien sehen zu können und mehr Hinweise über die Entwicklung des Universums zu erhalten. Die Kosmologie verbindet das Wissen aus verschiedenen Wissenschaftsbereichen mit moderner Technologie.

So können wir das Universum beobachten, analysieren und erforschen. Es gibt noch immer keine eindeutigen Antworten auf die Fragen zur Entstehung, Entwicklung oder Zukunft des Universums. Doch die Forschung lässt uns jeden Tag ein wenig mehr davon verstehen.