Urknall: Woher weiß man, dass es ihn wirklich gab?

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Urknall Theorie
Foto: flashmovie // Adobe Stock
Der Urknall erschuf unser Leben, wie wir es kennen. Doch woher wissen Forschende eigentlich, dass es den Big Bang wirklich gab?

Der Theorie vom Urknall zufolge dehnt sich unser Universum vor knapp 14 Milliarden Jahren aus und war in einem frühen Stadium samt aller Materie auf einen extrem dichten, heißen Punkt zusammengepackt. Als er explodiert ist, hat er sich extrem schnell ausgedehnt und daraufhin abgekühlt. Durch diesen Knall haben sich Raum und Zeit entfaltet. In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts konkurrierte diese Theorie noch mit der „Steady State“-Theorie, der auch Albert Einstein lange anhing. Sie besagte, dass das Weltall schon ewig existiert und sich weder ausdehnt noch zusammenzieht. Seither haben jedoch Beobachtungen des Weltalls mit stetig besseren Teleskopen immer mehr Vorhersagen des Urknallmodells bestätigt gefunden. Daraufhin wurde die „Steady State“-Theorie verworfen. Eine Vorhersage war, dass von der enormen Energie des Urknalls etwas übrig sein müsste – eine Art Restglut, die noch durchs All wabert.

Wie ist der Urknall entstanden?

Genau diese „kosmische Hintergrundstrahlung“, die das All um 2,725 Grad Kelvin erwärmt, haben 1964 die US Physiker Arno Penzias und Robert Woodrow Wilson gemessen, wofür sie später einen Nobelpreis erhielten. 1929 beobachtete der Astronom Edwin Hubble, dass sich quasi alle Galaxien im All von uns wegbewegen – und zwar umso schneller, je weiter sie entfernt sind. Auch das hatte die Urknalltheorie, die einige Jahre zuvor von dem Belgier Georges Lemaître und dem Russen Alexander Friedmann entwickelt worden war, vorhergesagt. Erkennen konnte Hubble dies anhand der Rotverschiebung des Lichts: Je weiter entfernt die Galaxie, desto weiter ist ihr Lichtspektrum nach Rot verschoben, was auf die Fluchtgeschwindigkeit hindeutet.

Ein dritter Hinweis ist die Verteilung der Elemente im All, insbesondere leichter Elemente wie Wasserstoff und Helium. Laut Urknalltheorie mussten sie in einer bestimmten Häufigkeit im All vorkommen – Helium zum Beispiel zu etwa 25 Prozent. Messungen haben das inzwischen bestätigt. Es gibt noch viele weitere Beweise für die Urknalltheorie. „Sie sind heute so erdrückend, dass kein seriöser Kosmologe mehr daran zweifelt“, sagt der Astrophysiker Marcus Brüggen von der Universität Hamburg. „Auch wenn natürlich niemand dabei war, um es zu bezeugen.“

Warum gab es den Urknall überhaupt?

Über die Entstehung des Urknalls sind sich selbst Forschende immer noch nicht einig. Eine Erklärung liegt im „Nichts“. Vor dem Urknall soll es einfach ein Nichts gegeben haben. Durch eine Schwankung in der Energie, sogenannte Quantenfluktuationen, entstanden Teilchen und Anti-Teilchen, die kurz darauf wieder zerfielen. Dadurch, dass die Teilchen die Oberhand über den Anti-Teilchen bekam, konnte das Universum entstehen. Eine Vorstellung des Nichts ist extrem schwierig. Auch Forschende tun sich schwer, es zu greifen, geschweige denn zu erforschen. Andere denken, dass es vor unserem schon ein Universum gab, dass sich nach und nach immer weiter zusammenzog und durch den dadurch entstehenden Druck den Urknall auslöste. Diese Theorie ist auch bekannt als der sogenannte „Große Rückprall“, der „Big Bounce“.

Und auch unser Universum dehnt sich immer weiter aus, dies ist mittlerweile klar bewiesen. Da das Universum unendlich ist, dehnt es sich in sich selbst aus und beschleunigt sich dabei sogar. In dieser Ausdehnung könnte auch das Ende liegen. Die Kräfte des Urknalls treiben es auseinander, die Schwerkraft hält es zusammen. Bei einem weiteren Ausdehnen steht irgendwann der „Big Freeze“ bevor. Materie verliert sich im Raum, Strukturen zerfallen. Ist die Schwerkraft stärker, erwartet das Universum das genaue Gegenteil, nämlich der „Big Crunch“. Alles zieht sich zusammen, wird heiß und eng – und es steht wieder am Anfang, womit man wieder bei dem „Big Bounce“ wäre.

All die Theorien um den Urknall und das Universum werden mithilfe von Mathematik verfolgt. Gleichungen werden über sie aufgestellt und können mithilfe von Computern getestet werden. Die perfekte Gleichung für den „Big Bang“ – und damit die eindeutige Lösung – gibt es noch nicht. Was man weiß: Den Urknall gab es. Wie es genau passierte und was davor war wird man vielleicht nie erfahren.

Sarah arbeitet als Wissenschaftsjournalistin, unter anderem für „P.M.“ und „National Geographic“. Zum Journalismus kam sie über ihr Studium Modejournalismus/Medienkommunikation in München und Berlin. Auf ihrem beruflichen Weg sammelte sie auch Erfahrungen im Bereich Film und Fernsehen sowie im Marketing. Ihre Interessen liegen vor allem im Tierschutz, Feminismus und in der Kunst – und natürlich im Entdecken von spannenden Geschichten.