Astrophysiker Nicolai über den Anfang des Universums : "Wir sind so unvorstellbar unbedeutend"

Das Universum ist rund 13,7 Milliarden Jahre alt. Astrophysiker Hermann Nicolai über den Kosmos als Luftballon, erschreckende Leere und die Suche nach den Eltern des Alls.

Der Kosmos sieht von jedem Punkt und in alle Richtungen gleich aus. Ein Zentrum gibt es nicht.
Der Kosmos sieht von jedem Punkt und in alle Richtungen gleich aus. Ein Zentrum gibt es nicht.Foto: pa/llustris Collaboration/dpa

Herr Nicolai, ich möchte mit Ihnen gerne über die Geburt des Universums sprechen. Was weiß die Physik darüber?

Was im Moment der Geburt ablief, wissen wir tatsächlich immer noch nicht. Den Termin können wir aber relativ exakt bestimmen. Das Universum ist rund 13,7 Milliarden Jahre alt und wohl in einer Art Urknall entstanden. Wobei man sich das nicht vorstellen sollte wie eine normale Explosion, weil nicht etwas in einem vorhandenen Raum explodiert ist, sondern Raum und Zeit selbst erst dabei entstanden sind.

Wie kommt man auf so eine Idee?

Der Astronom Edwin Hubble hat bereits vor 90 Jahren festgestellt, dass die Sterne sich von uns wegbewegen und zwar umso schneller, je weiter sie entfernt sind. Dieses Hubble’sche Gesetz wird seither immer genauer bestätigt. Und wenn etwas auseinanderfliegt, dann kann man die Bewegung der Bruchteile zum Anfang zurückrechnen.

Was braucht man dafür?

Jedenfalls eine Menge Mathematik. Aber ebenso wichtig sind die immer weiter verbesserten Messmethoden. Die Himmelsbeobachtung stand ja am Anfang der Astronomie. Galilei hat natürlich mit seinem Teleskop nur das gesehen, was wir mit den Augen wahrnehmen können. Das sichtbare Licht entspricht nur einem sehr kleinen Teil des Spektrums der elektromagnetischen Wellen. Heute verfügen wir über Instrumente, mit denen wir auch die ganz kurzen Wellen – also ultraviolettes Licht, Röntgenstrahlen, Gammastrahlen – „sehen“ können und ebenso die langen, also Infrarot. Damit können wir bis zum Sichthorizont des Universums blicken, also dem entferntesten Punkt, von dem bis jetzt Licht zu uns gekommen ist. Was dahinter liegt, darüber können wir nur spekulieren. Oder wir warten eine Milliarde Jahre, dann können wir etwas weiter schauen.

Wie erkennt man, ob sich etwas entfernt?

Durch die sogenannte Rotverschiebung, eine Art Dopplereffekt. Den kennt jeder, der schon mal eine Ambulanz an sich hat vorbeifahren hören. Kommt der Wagen auf Sie zu, klingt die Sirene höher, weil sich die Schallwellen stauchen und dadurch kürzer werden. Fährt der Wagen von Ihnen weg, ist der Sirenenton niedriger, weil die Schallwellen sich auseinanderziehen. Mit Licht ist das ähnlich. Wenn ein Objekt sich von mir entfernt, werden die Wellen quasi auseinandergezogen, und das Licht erscheint röter. Eine Galaxie, die auf uns zukommt, würde blauer erscheinen, als sie ist.

Wenn man sieht, dass sich alles entfernt, und auch weiß, seit wann, müsste man dann nicht den Ort des Urknalls, also das Zentrum des Universums berechnen können?

Eine Grundannahme der Kosmologie ist das sogenannte Kosmologische Prinzip, welches von Einstein eingeführt wurde. Dem zufolge sieht das Universum von jedem Punkt und in alle Richtungen gleich aus. Ein Zentrum gibt es da nicht.

Wie bitte?

Um eine anschauliche Vorstellung davon zu bekommen, müssen wir das Bild um eine Dimension verkleinern: Wenn wir uns also unser vierdimensionales Universum, das sich nicht nur in den Raum, sondern auch in die Zeit erstreckt, als einen Luftballon im dreidimensionalen Raum vorstellen, dann sitzen wir nicht im Zentrum des Ballons und die Sterne auf der Oberfläche, sondern wir alle zusammen zweidimensional auf der Oberfläche – wie Ameisen, die dort herumkrabbeln, und von denen jede sich im Mittelpunkt dieses Ballonuniversums wähnen kann.

Also nix mit der Menschheit als Krone und Zentrum der Schöpfung?

Wir sind so unvorstellbar unbedeutend, wie das Universum unvorstellbar groß ist. Die Voyager-Sonde, die 1977 gestartet ist, fliegt mit 17 000 Metern pro Sekunde durchs All und ist jetzt nach 40 Jahren gerade mal am Rande des Sonnensystems. Der nächste Stern von uns ist Alpha Centauri, vier Lichtjahre entfernt, im kosmischen Maßstab also ein Katzensprung. Mit jeder realistisch denkbaren Technologie braucht man dahin mindestens 30 000 Jahre. Und wir haben hier auf der Erde auch völlig falsche Vorstellungen davon, welche Materie im All dominiert. 74 Prozent der sichtbaren Materie im Kosmos – die dunkle lassen wir jetzt mal beiseite – ist Wasserstoff und 24 Prozent Helium. Die schwereren Elemente, die wir hier auf der Erde überwiegend vorfinden und aus denen wir bestehen, kommen von den restlichen zwei Prozent. Aber alles das wird von der Dunklen Materie überwältigt, von der es fünfmal so viel wie sichtbare Materie gibt.

Wie sah der Kosmos denn zum Zeitpunkt des Urknalls aus?

Extrem dicht und unvorstellbar heiß, seitdem kühlt er sich ab.

Und wie groß war er?

Extrem winzig, viel kleiner als ein Proton. Trotzdem verstehen wir sehr viel darüber, was direkt nach dem Urknall passiert ist. Wie aus der Ursuppe von Elementarteilchen, aus Protonen und Neutronen, die Atome entstanden sind, dann die Elemente. Und dank der vor wenigen Wochen mit Gravitationswellen nachgewiesenen Neutronensternkollision wissen wir nun auch, wie die schweren Elemente jenseits des Eisens, etwa Gold und Platin entstehen. Zum Beispiel entspricht die Menge Gold, die bei dieser Kollision entstanden ist, einem Klumpen von der Größe des Planeten Jupiter.

Oh, das würde den Preis gehörig in den Keller treiben.

Da brauchen sich die Anleger nicht zu sorgen. Goldförderung in der Nähe eines Neutronensterns würde kein Mensch und auch kein Roboter überleben.

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