9 der umwerfendsten Fakten über das Universum

Das Universum ist erstaunlich. Sagen wir es so: All seine gewöhnliche Materie, alle Teilchen, die uns ausmachen, und alles, was wir sehen können, machen nur 4% seiner Materie aus. Wir haben erst 1998 die Hauptmassekomponente des Universums entdeckt, die 70% davon ausmacht. Wir nennen es dunkle Energie – obwohl niemand die geringste Ahnung hat, was genau es ist.

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Das Universum ” Um den britischen Biologen JBS Haldane zu paraphrasieren: „Ist nicht seltsamer als wir uns vorstellen. Es ist seltsamer als wir uns vorstellen können.“ Zur Feier dieser freudigen Tatsache sind hier 9 der erstaunlichsten Weltraumentdeckungen der letzten Zeit.

Aktive Galaxien pumpen oft 100-mal mehr Licht aus als eine normale Galaxie. Mit der Entdeckung von Quasaren im Jahr 1963 war klar, dass das Licht nicht von Sternen, sondern aus einer zentralen Region stammt kleiner als das Sonnensystem.

Die einzige denkbare Energiequelle ist Materie, die bis zur Glühbirne erhitzt wird, wenn sie auf ein riesiges Schwarzes Loch wirbelt, das bis zum 50-Milliarden-fachen der Sonnenmasse beträgt.

In den 1990er Jahren stellte das Hubble-Weltraumteleskop der NASA fest, dass zwar aktive Galaxien nur etwa 1% der Galaxien ausmachen, supermassive Schwarze Löcher jedoch keine Anomalie darstellen.

Fast jede Galaxie, einschließlich unserer Milch y Way, enthält eine, aber ohne Nahrungsmittelversorgung, die meisten haben abgeschaltet.

Was machen supermassereiche Schwarze Löcher in den Herzen von Galaxien? Waren sie die Samen, um die Galaxien erstarrten? Oder haben neugeborene Galaxien sie hervorgebracht? Dies bleiben einige der größten ungelösten Fragen in der Astrophysik.

Die Hitze des Urknall-Feuerballs wurde im Universum abgefüllt. Es konnte nirgendwo hingehen, also ist es heute noch um uns herum.

Das Seltsame ist, dass seine Temperatur – 2,725 ° C über dem absoluten Nullpunkt (–270 ° C), die niedrigstmögliche Temperatur – im Wesentlichen die ist Überall gleich.

Wenn wir uns jedoch vorstellen, dass die kosmische Expansion rückwärts verläuft, wie ein Film in umgekehrter Richtung, stellen wir fest, dass Teile des Universums, die sich heute auf gegenüberliegenden Seiten des Himmels befinden, nicht in Kontakt waren, als der Feuerball von Strahlung löste sich von Materie.

Mit anderen Worten, seit der Geburt des Universums gab es nicht genügend Zeit, um Wärme zwischen ihnen und der Temperatur auszugleichen.

Astronomen beheben dies durch Aufrechterhaltung So früh war das Universum viel kleiner als erwartet, so dass die Wärme leicht herumkam.

Um von dieser kleineren Größe auf die heutige Größe zu gelangen, musste das Universum einen ersten Ausbruch superschneller Expansion durchlaufen, der bekannt ist als Inflation.

Es gibt eine Entdeckung, die so erstaunlich ist, dass sie noch nicht in das Bewusstsein der meisten arbeitenden Wissenschaftler gelangt ist: Alles, was Wissenschaft war Das Studium der letzten 350 Jahre ist nur eine geringfügige Verunreinigung des Universums.

Nur etwa 4,9% der Massenenergie des Universums sind Atome: die Art von Sachen, die Sie, ich, die Sterne und Galaxien herstellen von (und davon wurde nur die Hälfte mit Teleskopen entdeckt).

Ungefähr 26,8% der kosmischen Massenenergie sind unsichtbare dunkle Materie, die enthüllt wird, weil sie mit ihrer Schwerkraft am sichtbaren Material zerrt.

Zu den Kandidaten für das, was dunkle Materie ausmacht, gehören bisher unbekannte subatomare Teilchen und schwarze Löcher, die im Urknall entstanden sind.

Zusätzlich zur dunklen Materie gibt es dunkle Energie, die 68,3% ausmacht die Massenenergie des Universums.

Sie ist unsichtbar, füllt den gesamten Raum aus und beschleunigt die kosmische Expansion. Und unsere beste Theorie – die Quantentheorie – überschätzt ihre Energiedichte um den Faktor eins, gefolgt von 120 Nullen!

Das Universum hat nicht für immer existiert. Es wurde geboren. Vor 13,82 Milliarden Jahren brachen alle Materie, Energie, Raum – und sogar Zeit – in einem titanischen Feuerball namens Urknall aus.

Der Feuerball begann sich auszudehnen und erstarrte schließlich aus den kühlenden Trümmern Galaxien – große Sterneninseln, von denen unsere Milchstraße eine von geschätzten zwei Billionen ist. Kurz gesagt, dies ist die Urknalltheorie.

Wie auch immer Sie es betrachten, die Idee, dass das Universum aus einem Nichts heraus entstanden ist – dass es einen Tag ohne gestern gab – ist absolut Bonkers. Aber das sagen uns die Beweise.

Es stellt sich sofort die Frage: Was ist vor dem Urknall passiert?

Die Zurückhaltung, sich dieser unangenehmen Frage zu stellen, ist, warum die meisten Wissenschaftler geschleppt werden mussten Treten und Schreien, um die Idee des Urknalls zu akzeptieren.

Das Universum dehnt sich aus und seine konstituierenden Galaxien fliegen nach dem Urknall wie kosmische Splitterstücke auseinander. Die einzige Kraft, die wirkt, sollte die Schwerkraft sein, die wie ein elastisches Netz zwischen den Galaxien wirkt und sie verlangsamt.

Doch 1998 stellten Astronomen entgegen aller Erwartungen fest, dass sich die Expansion des Universums tatsächlich beschleunigt up.

Um es zu erklären, postulierten sie die Existenz von unsichtbarem Material, das sie als dunkle Energie bezeichnet haben, das den Raum ausfüllt und abstoßende Schwerkraft hat. Es ist die abstoßende Schwerkraft dieser dunklen Energie, die die kosmische Expansion beschleunigt.

Dunkle Energie macht fast zwei Drittel der Massenenergie des Universums aus. Die Schulwissenschaft ist daher hinter der Zeit zurück, wenn sie sagt, dass die Schwerkraft scheiße ist. Im größten Teil des Universums bläst es!

Halten Sie Ihren Daumen hoch. Jede Sekunde passieren 100 Milliarden Neutrinos Ihr Miniaturbild. Vor 8,5 Minuten befanden sie sich im Herzen der Sonne.

Solare Neutrinos sind ein Nebenprodukt von Sonnenlicht erzeugenden Kernreaktionen. Als Ray Davis sie mit 100.000 Gallonen Reinigungsflüssigkeit in einer Mine in South Dakota entdecken wollte, erwartete er, das Standardbild der Sonne zu bestätigen.

Stattdessen fand er nur ein Drittel der erwarteten Neutrinos Dies wurde nicht nur durch spätere Experimente bestätigt, sondern führte auch zu seinem Nobelpreis.

Neutrinos sind geisterhafte subatomare Teilchen, die in einer seltsamen Quantenüberlagerung existieren – ähnlich einem Tier, das gleichzeitig eine Kuh, ein Schwein und ein Schwein ist Huhn.

Wenn sie von der Sonne wegreisen, wechseln sie zwischen einem Elektronenneutrino, einem Myonenneutrino und einem Tau-Neutrino, weshalb Experimente, die nur für einen Typ empfindlich sind, ein Drittel der erwarteten Anzahl aufnehmen.

Wissenschaftler hassen es, sich auf etwas Besonderes über unsere Situation im Universum zu berufen. „Spezial“ ist unwahrscheinlich, während „typisch“ wahrscheinlich ist.

Aber die Entdeckung von Planeten um andere Sterne – zuletzt wurden mehr als 3.500 bestätigt – hat Kopfschmerzen verursacht. Keiner ist wie unser eigener.

Es gibt superkompakte Planetensysteme, in denen alle Planeten näher an ihrem Mutterstern umkreisen als Merkur, der innerste Planet des Sonnensystems, an der Sonne.

Es gibt Jupiter-Massenplaneten, die nach innen gewandert sein müssen.

Es gibt Planeten in stark elliptischen Bahnen, ähnlich denen von Kometen.

Und es gibt Planeten, die die Planeten umkreisen Falscher Weg um ihre Sterne.

Da angenommen wird, dass Planeten durch Gas und Staub erstarren, die in die gleiche Richtung um eine neugeborene Sonne wirbeln, ist diese letztere Entdeckung besonders schwer zu erklären.

Bisher weiß niemand, ob die Ungewöhnlichkeit unseres Sonnensystems etwas damit zu tun hat, dass die Menschheit es bemerkt hat.

Am 14. September 2015 wurden erstmals Gravitationswellen auf der Erde entdeckt. Diese von Einstein 1916 vorhergesagten Wellen im Raum-Zeit-Gefüge stammten aus der Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher in einer fernen Galaxie.

Kurz gesagt, die abgepumpte Leistung war 50-mal höher als die aller die Sterne im Universum kombiniert. Dies war jedoch nicht der einzige atemberaubende Aspekt des Ereignisses.

Jedes der Schwarzen Löcher befand sich im Bereich von 30 Sonnenmassen. Da ein Schwarzes Loch übrig bleibt, nachdem der größte Teil eines Sterns als Supernova in den Weltraum gesprengt wurde, müssen die Vorläufersterne mindestens 300 Sonnenmassen gewogen haben.

Solche Sterne sind heute unglaublich selten. Aber die beiden Schwarzen Löcher könnten Überreste der allerersten Generation von Sternen gewesen sein – von denen angenommen wird, dass sie riesig sind – oder sogar ursprüngliche Schwarze Löcher, die im Inferno des Urknalls selbst geboren wurden.

Es gibt ungefähr 100.000.000.000.000.000.000.000.000 Sterne im Universum. Und wahrscheinlich mehr Planeten als Sterne. In all dieser Unermesslichkeit gibt es jedoch nur einen Ort, an dem wir wissen, wo Leben existiert: Erde.

Trotz der Suche nach intelligenten Signalen wurde kein Zeichen für intelligentes außerirdisches Leben gefunden. Tatsächlich gibt es ein gutes Argument dafür, dass wenn solche Lebensformen da draußen existieren, wir nicht nur Anzeichen von ihnen sehen sollten, sondern sie bereits hierher gekommen sein sollten.

„Wo sind sie?“ Der Physiker Enrico Fermi fragte berühmt: Einige Astronomen glauben, die Antwort sei, dass wir allein sind, dass jemand der Erste sein muss.

Aber das Fehlen von Beweisen ist kein Beweis für das Fehlen Es hat drei Milliarden Jahre gedauert, bis wir von einzelnen Zellen zu einem komplexen Leben übergegangen sind, was darauf hindeutet, dass dieser Schritt schwierig ist.

Technologische Zivilisationen wie unsere sind möglicherweise selten und ihre Lebensdauern kurz. Wir haben möglicherweise andere um Millionen vermisst oder Milliarden von Jahren. Die andere Alternative ist, dass die nächste einfach zu weit entfernt ist, als dass wir sie erkennen könnten.

Marcus Chown ist ein Wissenschaftsjournalist und Autor. Dieser Artikel erschien ursprünglich in der Januar-Ausgabe 2018 des BBC Sky at Night Magazine.