Expansioun vum Universum

Als Expansioun vum Universum gëtt d'Zouhuele vun der raimlecher Ausdeenung vum Universum bezeechent, déi sech am Zouhuele vun der Distanz vun zwéi wäit vunenee leiende Punkten am Raum ausdréckt. Nodeem sech d'Expansioun vum Universum an den éischte Milliarde Jore vu senger Existenz (no der Inflatioun kuerz no senger Genesis) reduzéiert hat, hëlt d'Ausdeenungsquot zanterhier nees zou. No der Erklärung vun dëser observéierter acceleréierter Expansioun gëtt aktuell gefuerscht.

Entwécklungsstadie vum Universum (nëmme fir d'Illustratioun, net moossstablech)

Entdeckungsgeschicht

Den Albert Einstein an de Willem de Sitter hunn 1917 fir d'éischt den Universum mat dem Formalismus vun der allgemenger Relativitéitstheorie beschriwwen. Allerdéngs hate si e statescht Universum beschriwwen, dat ëmmer d'selwecht bleift. D'Beschreiwung vum de Sitter huet sech spéider als falsch erwisen. Den Alexander Friedmann hat 1922 déi éischt relativistesch Beschreiwung vun engem expandéierenden oder och kontrahéierenden Universum (Friedmann-Equatiounen) uginn. Déi Publikatioun gouf zwar bal net zur Kenntnes geholl.

Den amerikaneschen Astronom Vesto Slipher hat 1912 als Éischten d'Routverrécklung vun de Liichtspektrallinne vu Galaxië fonnt déi wäit ewech leien. Den Edwin Hubble huet 1925 d'Distanz zum M 31, dem Niwwel am Stärebild Andromeda publizéiert, déi ganz eendeiteg bewisen hat, datt d'Andromeda wäit baussenzeg vun eiser Mëllechstrooss läit. Am Joer 1926 hat hie weider Distanze vu Galaxië publizéiert.

D'Expansioun vum Universum gouf 1927 vum belschen Astronom Georges Lemaître entdeckt. Hien hat entdeckt, wat virun him schonn de Friedman fonnt hat, datt d'Grondequatioune vun der Relativitéitstheorie en dynamescht Universum erginn. Déi Entdeckung hat hie mam Sliphers senge Routverrécklungen an dem Hubble sengen Distanze verbonnen. Hien huet doraus geschloss, datt d'Universum expandéiert. A senger Publikatioun an den Annales de la Société Scientifique de Bruxelles am Joer 1927 hat de Lemaître schonn d'"Hubble-Gesetz" $v=H\cdot r$ uginn. De Lemaître hat theoreetesch nogewisen, datt d'Galaxië sech ëmsou méi séier distanzéieren, wat se méi wäit si vun eis ewech sinn (kuckt dozou: d'Hubble-Konstant). Dat d'Resultat hat hien a sengen Observatioune konfirméiert. Dobäi hat hie fir déi spéider nom Hubble genannt Kontant $H_{0}$ e Wäert fonnt, deen am Joer 1929 duerch d'Aarbechte vum Hubble konfirméiert gouf. De Lemaître hat betount, datt d'"Flucht" vun de Galaxien (am Kontext vun der Shapley-Curtis-Debatt och mat dem haut net méi gebrauchtem Begrëff "Niwwelflucht" bezeechent) net als Beweegung an engem fixe Raum vun eis ewech ze verstoen ass, mä, am Sënn vun der allgemenger Relativitéitstheorie, als Expansioun vum Raum.

Den Hubble selwer hat d'Bezéiung $v=H\cdot r$ fonnt, also d'Bezéiung tëscht den Distanze vun de Galaxien an den als Vitess gedeite Routverrécklungen $v$ (Dopplereffekt), am Joer 1929. Dat hat hien allerdéngs net als Expansioun vum Universum gedeit, mä am Sënn vum de Sitter sengem 1917 proposéierte Modell vun engem stateschen Universum. Den Hubble huet de Modell vum expandéierenden Universum ni vertrueden an – no senge Publikatiounen ze schléissen – och ni dru gegleeft.

Hat den Einstein nach a senge Theorien e statescht Universum postuléiert, sou hat hien ugesiichts vun där deemools neier Theorie vum expandéierendem Raum, seng Opfaassung revidéiert. Sou huet den Einstein eng kosmologesch Konstant a senger Equatioun gebraucht fir statesch Léisunge vum Universum ze kréien. Déi Léisunge vun der Struktur vum Universum waren awer onstabil. Den Einstein huet d'Iddi vun enger kosmologescher Konstant spéider nom George Gamow als déi "gréisst Ieselei vu mengem Liewen" bezeechent.

Stand vun der Fuerschung

  Haaptartikel zu dësem Theema: Kosmologie 

No där haut gängegster Theorie ass d'kosmologesch Routverràcklung keen Dopplereffekt am eigentleche Sënn, mä berout op der allgemenger zäitlecher Vergréisserung vun Ofstänn am Universum. Dëst hat zu der Meenung vum Urknall gefouert, well d'Ofstänn tëscht de Galaxien an dësem Modell zu engem endlechen Zäitpunkt an der Vergaangenheet verschwannen an dofir en Zoustand onendlech héijer Dicht virläit.

Laang Zäit war onkloer, ob d'Expansioun

• onendlech fortdauere wäert (oppenen Universum);
• ëmmer méi lues, awer trotzdeem e asymptotesche Grenzzoustand erreeche wäert (flaacht Universum);
• enges Daags un d'Stoe kënnt an nees an eng Kontraktioun iwwergeet (zouent Universum).

Observatioune vu wäite Supernovae vum Typ Ia ënner anerem am Kader vum Supernova Cosmology Project, fir deenen hir Auswäertung d'Astronome Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt an Adam Riess den Nobelpräis fir Physik am Joer 2011 zougesprach kruten, weisen, dazz d'Expansioun vum Universum haut méi séier ofleeft. Dës Resultater stëmmen iwwerenee mat Ënnersich vun der kosmescher Hannergrondstralung, beispillsweis mat de WMAP-Satellitten. Als Ursaach gëtt Donkel Energie ugeholl, eng zäitlech variabel Verallgemengerung vun der kosmologescher Konstant. Donkel Energie konnt bis elo net direkt nogewise ginn; hir eenzeg bis elo observéiert Auswierkunge bezéie sech op d'Expansioun vum Universum souwéi d'Strukturforung am Universum.

Kuckt och

Portal Astronomie

Literatur

• Charles H. Lineweaver und Tamara M. Davis: Der Urknall – Mythos und Wahrheit. In: Spektrum der Wissenschaft. Mee 2005, S. 38–47, ISSN 0170-2971
• Harry Nussbaumer: Achtzig Jahre expandierendes Universum. Am: Sterne und Weltraum. Band 46, Heft 6, 2007, S. 36–44, ISSN 0039-1263
• Harry Nussbaumer: Das Weltbild der Astronomie. 2. erw. und akt. Auflage, vdf Hochschulverlag, 2007, ISBN 978-3-7281-3106-5.
• Harry Nussbaumer and Lydia Bieri: Discovering the Expanding Universe. Cambridge University Press, 2009, ISBN 978-0-521-51484-2.