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Weltall

Das Weltall – ein dunkler Raum, der sich in die Unendlichkeit erstreckt und sich unaufhörlich ausdehnt. Auch als Universum oder Kosmos bekannt, ist das Weltall die Summe aller Materie, Zeit, Raum und Energie.

Laut Urknalltheorie gehen Forscher davon aus, dass das Universum aus einer Singularität vor ungefähr 13.8 Milliarden Jahren entstanden ist und sich seit diesem Zeitpunkt immer weiter ausdehnt. Trotz seines hohen Alters ist das Weltall noch relativ jung und wird daher noch für weitere Billionen Jahre existieren.

Wie kalt ist es im Weltall?

Nach dem Urknall war das Weltall besonders heiß. Mittlerweile hat es jedoch drastisch abgekühlt und weist nur noch eine Restenergie von -270° C auf. Es liegt somit drei Grad über dem möglichen Tiefpunkt von -273° C. Diese 3° Temperatur wird von Forschern gerne als Hintergrundstrahlung bezeichnet, in anderen Worten auch als der Rest des Urknalls.

Woraus besteht das Weltall?

Der Weltraum ist vollkommen leer und wird nur von dünnem Gas und vereinzelten Staubpartikeln durchzogen. Hierbei handelt es sich oftmals um Überreste ausgebrannter Sterne oder kollidierter Planeten und Asteroiden. Dies ist jedoch nur die sichtbare Materie – über die dunkle, unsichtbare Materie ist noch relativ wenig bekannt.

Fakt ist, dass die Gravitationskraft dieser bislang unbekannten Materie dafür zuständig ist, dass Galaxien sich nicht auflösen. Viele Kosmologen verwenden hierfür auch den Begriff „Dunkle Materie“. Physiker gehen davon aus, in den nächsten Jahren mithilfe von Experimenten der dunklen Materie auf die Spur zu kommen.

Das Weltall besteht jedoch nicht nur aus Planeten, Sternen und Nebel. Auch Strahlung spielt eine große Rolle im Universum, die jedoch nicht mit dem menschlichen Augen wahrgenommen werden kann. Forscher fanden somit heraus, dass das Universum nicht nur ein leerer Raum ist, sondern von Radiowellen, Wärmestrahlung, UV-Strahlung, Röntgenstrahlung, Infrarotstrahlung und Gammastrahlung durchdrungen wird.

Jahrhunderte zuvor wurde lediglich das sichtbare Licht im Universum beobachtet. Seit die ersten Weltraumteleskope erfunden wurden, war es möglich, diverse andere Strahlungsarten zu entdecken.

Eine weitere Besonderheit des Universums: Es gibt keine Geräusche, da es nichts gibt, dass den Schall tragen könnte. Selbst bei Explosionen oder miteinander kollidierenden Planeten bleibt es still.

Materie, Energie und Zeit im Weltall

Alles begann nach dem Urknall und läuft seitdem in rasender Geschwindigkeit weiter. Das Universum dehnt sich aus und neue Planeten und Sonnensysteme entstehen. Zeit läuft jedoch nicht überall gleich schnell, sondern kann, je nach Beobachtungsstandort, entweder schneller oder langsamer ablaufen. Dies wird besonders von Albert Einsteins Relativitätstheorie gestützt.

Dasselbe gilt für Materie und Zeit: Auch hier kommt Einsteins besondere Formel E = m * c² zum Einsatz. Durch Energie ist letztendlich Materie entstanden, wie Planeten und Sterne beweisen. Aber auch Staub- und Gaswolken sind ein Resultat davon. Die Theorie sagt aus, dass das eine grundsätzlich in das andere umgewandelt werden kann.

Wie groß ist das Weltall?

Grundsätzlich lässt sich die Frage kaum beantworten, da niemand in der Lage ist, das ganze Universum zu sehen. Zusätzlich dehnt sich der Raum immer weiter aus, was eine Beobachtung umso schwieriger macht.

Wer sich jedoch die Frage stellt, wie groß das beobachtbare Universum ist – also alles, was für den Menschen ersichtlich ist – wird noch eher mit einer Antwort belohnt. Allerdings ist es dazu notwendig, das Alter des Universums heranzuziehen, sprich, 13.8 Milliarden Jahre.

Es können nur Objekte wahrgenommen werden, deren Licht auch auf die Erde trifft. Gibt es Licht, das länger benötigt, ist es grundsätzlich noch nicht auf der Erde angekommen. Orte, von denen das Licht damals vor 13.8 Milliarden Jahren abgesendet wurde, befinden sich daher aus heutiger Perspektive rund 45 Milliarden Lichtjahre in jede Richtung entfernt, da sich das Universum bis zum jetzigen Zeitpunkt enorm ausgedehnt hat.

Das gesamte beobachtbare Universum besitzt daher einen Durchmesser von ungefähr 90 Milliarden Lichtjahren. Dies kann jedoch nicht mit Garantie gesagt werden, da verschiedene Objekte sich natürlich weiter entfernen als andere.

Was gibt es im Weltall?

Forscher konnten bislang zahlreiche Strukturen im Universum finden, wobei dies vermutlich erst der Anfang ist. Zu den größten in der Skala zählen Galaxienhaufen, die sich anschließend in noch größere Superhaufen entwickeln. Anschließend verwandeln sich diese in sogenannte Filamente, wabenartige und galaxienfreie Hohlräume – auch unter dem Namen Void bekannt.

Weitere bekannte Strukturen des beobachtbaren Weltalls sind folgende:

Staubpartikel
Neben Molekülen und Atomen sind im Weltall auch eine Vielzahl an Protonen und Elektronen zu finden.

Planeten, Exoplaneten und Kleinkörper
Hierzu zählen Monde, Meteoriten, Kometen und Asteroiden. Exoplaneten sind Planeten, die dem gravitativen Einfluss eines anderen Sterns unterliegen und daher nicht unserem Sonnensystem angehören.

Planetensysteme
Dies ist die Gesamtheit an Planeten, die an einen Fixstern gebunden sind, beispielsweise das Sonnensystem.

Sterne
Unter dem Begriff Stern zählen Gaskörper unterschiedlicher Entwicklungsstadien: von braunen bis roten Zwergen über blaue Riesen bis hin zu weißen Zwergen, Pulsare oder Neutronensterne. Auch planetarische Nebel gehören dieser Kategorie an. Diese Sonderform des Emissionsnebels ist im Grunde genommen eine interstellare Wolke aus Gas und Staub, die aufgrund eines enorm heißen, sterbenden Sterns zum Leuchten gebracht wird. Ein gutes Beispiel hierfür ist der Katzenaugennebel im Sternbild Draco und etwa 3000 Lichtjahre entfernt.

Kleinere Sterngruppen
Sterne, die äußerst nah aneinander stehen und nur mit einem Fernrohr getrennt werden können.

Sternhaufen
Es handelt sich hierbei um ein Gebiet mit enormer Sternendichte, wie beispielsweise ein Kugelsternhaufen.

Galaxien
Eine Galaxie ist eine gewaltige Struktur und beinhaltet eine große Ansammlung an Planetensystemen, Sternen, Nebeln und anderen stellaren Objekten.

Galaxienhaufen
Diese beinhalten tausende Galaxien, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch einen einheitlichen Raum bewegen. Galaxien auf Kollisionskurs sind daher nicht selten. Ein gutes Beispiel hierfür ist die Milchstraße, eine lokale Gruppe.

Virgo-Superhaufen
Eine abermals größere Form des Galaxienhaufens mit einem Durchmesser von bis zu 200 Millionen Lichtjahren. Die Milchstraße gehört ebenfalls dieser Superhaufen-Form an.

Voids und Filamente
Wie bereits vorhin erwähnt sind Filamente wabenartige Strukturen, die sich durch das Universum ziehen. Ein Beispiel hierfür ist die Große Mauer mit einem Durchmesser von ungefähr 1 Milliarde Lichtjahren.

Schwarze Löcher
Objekte, deren Masse auf ein extrem niedriges Volumen reduziert wurde und aus denen selbst Licht nicht entweichen kann, werden als Schwarze Löcher bezeichnet. Auch diese sind in den unterschiedlichsten Größen vorzufinden, von klein bis supermassereich.

Große Quasar-Gruppen
Dies sind Ansammlungen von Quasaren, einem aktiven Kern einer Galaxie. Es wird angenommen, dass diese Gruppen zu den bislang größten Strukturen im ganzen sichtbaren Weltall gehören. Forscher gehen zudem davon aus, dass es sich bei diesen Gebilden um frühere Filamente und Voids handelt.