Beiträge zum ThemaBeiträge zum ThemaVideobuchtippsVideobuchtipps
Wann kann der Mensch andere Planeten besiedeln?
scobel: Aufbruch ins All
Das kosmische Schicksal der Erde ist besiegelt
Bevor die Sonne in etwa fünf Milliarden Jahren stirbt, wird unser blauer Heimatplanet vermutlich schon durch einen Asteroideneinschlag zerstört werden, falls wir Menschen das nicht noch viel früher schaffen.
Aktuelle Beiträge
<b>Abenteuerreise zu <br />den Sternen</b>
Abenteuerreise zu
den Sternen
<b>Goldene Zeiten für Planetenjäger</b>
Goldene Zeiten für Planetenjäger
<b>Neues Leben auf einem Planeten?
Neues Leben auf einem Planeten?
<b>Von der Eroberung fremder Welten</b>
Von der Eroberung fremder Welten

Wird es der Spezies Mensch gelingen, Lebensräume auf anderen Planeten zu erschließen? Dies ist eine der großen Fragen, die zurzeit die aktuelle Weltraumforschung antreibt und zu ehrgeizigen Plänen beflügelt. Dazu muss die Wissenschaft zunächst aber eine ganze Reihe ungeklärter Rätsel lösen, die unmittelbar mit den Ursprüngen und der Entstehung unserer Existenz verbunden sind.

  • Unter welchen Bedingungen kann Leben entstehen? Wo ist das am besten möglich?
  • Wann kann der Mensch andere Planeten besiedeln?
  • Gibt es Leben auf anderen Planeten? Wo und wie können wir sie finden? Wie sehen sie aus?
  • Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich aus simplen Lebensformen komplexere bilden?

<b>Lässt sich neues Leben auf Exoplaneten bringen?</b><br />Das Projekt "Genesis" von Claudius Gros sorgt für Aufsehen: Die Reise eines automatisierten Genlabors zu fernen Himmelskörpern. [Video]
Interview
Lässt sich neues Leben auf Exoplaneten bringen?
Das Projekt "Genesis" von Claudius Gros sorgt für Aufsehen: Die Reise eines automatisierten Genlabors zu fernen Himmelskörpern. [Video]
<b>Woher die  Faszination für unendliche Weiten?</b><br />Die Astrophysikerin Lisa Kaltenegger hat bereits  Exoplaneten entdeckt. Doch warum sollten wir  uns für Exoplaneten interessieren?  [Video]
Interview
Woher die Faszination für unendliche Weiten?
Die Astrophysikerin Lisa Kaltenegger hat bereits Exoplaneten entdeckt. Doch warum sollten wir uns für Exoplaneten interessieren? [Video]

Vielversprechende Superweltraumtelescope
Vor 20 Jahren öffnete die Entdeckung der ersten Planeten außerhalb unseres Sonnensystems neue Horizonte. Inzwischen fanden Astronomen rund 3500 sogenannte Exoplaneten. Zwei davon befinden sich astronomisch betrachtet vor unserer Haustür: Proxima Centauri und Trappist -1 mit sogar sieben ihn umkreisenden Planeten. 2019 soll das von der NASA entwickelte Superweltraumteleskop James Webb ins Weltall geschossen werden und alle bisherigen technischen Möglichkeiten der Entdeckung und Erforschung von Exoplaneten revolutionieren. Gleichzeitig baut die Europäische Südsternwarte in Chile am Extremely Very Large Telescope. Es soll das größte Auge werden, mit dem Menschen in den Himmel blicken. Von dieser Generation neuer Superweltraumteleskope versprechen sich die Wissenschaftler bahnbrechende Erkenntnisse über die Existenz und Beschaffenheit von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems.


Vom Urknall zum Urprall - Erkenntnisse über die Zeit vor dem Anfang

VideoVideo
Wir möchten wissen,
was "da draußen" ist
Um die Allgemeine Relativitätstheorie mit der Quantentheorie zu verbinden, entwickelten Carlo Rovelli, Lee Smolin und Abhay Ashtekar 1987 das Konzept der Schleifen-Quantengravitation. Die Theorie kommt zu der Schlussfolgerung, dass so wie die Materie aus Atomen aufgebaut ist, auch Raum und Zeit aus kleinsten, nicht weiter teilbaren Bausteinen bestehen müssen. Diese Raumzeitatome sind kleinste ringförmige Gebilde, auch Loops oder Schleifen genannt.Die Ausdehnung der Loops oder Schleifen liegt im Bereich von 10-32 Millimeter, der kleinstmöglichen Längenskala, der Planck-Länge. Sie sind daher mit physikalischen Experimenten nicht direkt messbar. Die Raumzeitatome bilden sogenannte Spin-Netzwerke von beliebiger Größe und Komplexität und sind der Sub-Mikrokosmos unserer Welt.

Mathematische Berechnungen kollabieren
Bisher scheiterte die Allgemeine Relativitätstheorie am Urknall. Sie sagt ihn zwar voraus, kann ihn aber nicht beschreiben, weil im Zustand von unendlicher Dichte und Hitze alle mathematischen Berechnungen kollabieren. Mit Hilfe der Raumzeitatome wird dieser Unendlichkeit jedoch eine Grenze gesetzt. Sie verhindern, dass das Universum im Urknall im Zeitpunkt Null auf die Größe eines Punktes schrumpft und zur Singularität wird.

Mit diesen Hypothesen im Gepäck stellte der deutsche Physiker Martin Bojowald an der Pennstate University neue Berechnungen auf und kam dabei zu einem überraschenden Ergebnis. Seiner Erkenntnis nach verhalten sich die Raumatome wie ein Schwamm, der erst Wasser aufsaugt und wenn er voll ist, Wasser abstößt. Auf den Quantenraum bezogen bedeutet das, dass sich ab einer bestimmten endlichen Energiedichte das Wesen der Gravitation verändert.

Neue Erkenntnisse über die Zeit vor dem Urknall
Statt immer nur anzuziehen, wie überall sonst, stößt sie plötzlich ab. Mit dieser Entdeckung öffnet sich ein Fenster in eine Zeit vor dem Urknall. In dieser negativen Zeit muss es ein anderes Universum gegeben haben, das in sich zusammenfiel, aber nicht zu einem unendlich kleinen Punkt, sondern zu einer Minimalgröße. Die endliche Dichte des Urknall-Universums beschreibt Bojowald als eine Billion Sonnenmassen konzentriert auf die Größe eines Protons.

Danach gab es einen gewaltigen Rückprall und unser sich ständig ausdehnender Kosmos entstand. Der Urknall war also ein Urprall. "Die größte Überraschung war jedoch, dass es tatsächlich auf der anderen Seite, also vor dem Big Bang, ein anderes Universum gab. Das hatten wir nicht erwartet. Ich war anfangs nicht sicher, ob es sich um einen künstlichen Effekt handelte. Durch Berechnungen konnten wir dann von einem echten physikalischen Effekt ausgehen," so der theoretische Physiker Abhay Ashketar.

Zyklisches Universum ohne Anfang und Ende?
Mit Hilfe der Mathematik lassen sich noch weitere Vermutungen über die Beschaffenheit der Welt vor dem Urprall anstellen. Eine Hypothese beschreibt diese Welt als Spiegelbild unseres Universums, das sich im Moment des Urpralls wie ein Luftballon von innen nach außen wendete. Was dabei mit der Materie passiert, bleibt jedoch rätselhaft. Die Schleifen-Quantengravitation legt auch ein zyklisches Universum nahe, dass sich von einem Urprall zum nächsten wiederholt, ohne Anfang und ohne Ende. Doch auch ein zyklisches Universum muss irgendwann einmal entstanden sein.
Eine Möglichkeit, die Raumzeit-Atome nachzuweisen besteht in dem Einsatz neuartiger Weltraumteleskope, die die kosmische Hintergrundstrahlung wesentlich genauer analysieren können als bisher. Das Interesse richtet sich dabei auf hochenergetische Lichtstrahlen, die fast das gesamte Weltall durchquert haben. Wenn der Raum - wie von der Schleifen-Quantentheorie gefordert - wirklich aus Raumatomen zusammengesetzt ist, dann müssten sich bei einer so langen Reise winzige Laufzeitänderungen nachweisen lassen.

Wie sah er aus, der Anfang von allem im Universum?

VideoVideo
Wie die Welt entstand
Tatsächlich war der Urknall eigentlich kein Urknall. Denn zum Zeitpunkt des Geschehens gab es weder Licht noch Schall. Der Urknall, der mit seiner Initialphase von circa 10-43 Sekunden unbeschreiblich kurz war, entzieht sich unserer Vorstellungskraft. Denn die Naturgesetze, mit denen wir vertraut sind, wurden in diesen ersten Momenten extremer Energie und extremer Hitze erst geboren.

Da die Geschehnisse des Urknalls nur schwer zu fassen sind, sollen die Weltraumteleskope Herschel und Planck, die im Mai 2009 ins All starten, noch mehr Wissen über die Jugend des Universums liefern. Die Urknall-Theorie hat viele Fragen beantwortet, aber noch mehr aufgeworfen. Am CERN in Genf versucht man, einigen der zentralen Fragen nachzuspüren, indem man in einem Teilchenbeschleuniger die Situation kurz nach dem Urknall simuliert.

Auf der Suche nach "Gottes-Teilchen"
Die Forscher schießen Teilchen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aufeinander und hoffen dadurch, das Higgs-Teilchen zu finden. Es ist auch als Gottes-Teilchen bekannt und soll dafür gesorgt haben, dass sich kurz nach dem Urknall Energie überhaupt in Masse umwandeln konnte. Die Entdeckung des Higgs-Teilchen wäre zwar ein Meilenstein in der Wissenschaft, aber auch dann blieben noch genügend Fragen übrig. Die beiden spannendsten: Was wird aus dem Universum werden, wenn es immer größer und kälter wird? Und was war eigentlich vor dem Urknall?

Bereits in den 1920er Jahren hatte Edwin Hubble bemerkt, dass das Universum sich ausdehnt und die Galaxien sich voneinander entfernen. Bis dahin hatte man das Weltall für statisch gehalten. Ein wichtiger Anhaltspunkt für den Urknall war 1964 die Entdeckung seiner kosmischen Hintergrundstrahlung. Heute weiß man, dass sich das Universum vor etwa 13,7 Milliarden bildete.

Schwarze Löcher dominieren das "junge" Universum
In den ersten 10-35 Sekunden nach dem Urknall expandierte das Universum mit mehr als Lichtgeschwindigkeit in der sogenannten Inflation. Das bedeutet, dass es in extrem kurzer Zeit extrem viel größer wurde. Als sich Teilchen und Antiteilchen nicht mehr vollständig gegenseitig aufhoben, bildete sich Sekundenbruchteile später Materie. Innerhalb etwa einer Mikrosekunde formierten sich Quarks zu Wasserstoffatomkernen.

In den nächsten hundert Sekunden entstanden auch die komplexeren Heliumatomkerne. Das All war heiß und undurchsichtig, Lichtteilchen kollidierten ständig mit Materieteilchen. Nach etwa 400.000 Jahren hatten sich die Atomkerne mit den Elektronen zu neutralen Atomen vereinigt. Indem sich nun Licht ausbreiten konnte, wurde das Universum durchsichtig. Dominiert war das junge Universum von der noch kaum erforschten Dunklen Materie.

Keimzellen der Galaxien
Sie zog ein unsichtbares Netz und riss dabei die normale Materie mit sich, aus der später die Galaxien entstanden. Bis es allerdings dazu kam, dass sich die ersten Sterne bilden konnten, musste sich das Universum noch 200 Millionen Jahre abkühlen. Viele der ersten Sterne hatten teilweise die hundertfache Sonnenmasse, doch sie wurden nur etwa drei bis zehn Millionen Jahre alt. Dann explodierten sie in einer sehr hellen Supernova.

Dabei konnte es zur Entstehung von extrem massereichen sogenannten Schwarzen Löchern kommen. Die Schwarzen Löcher, denen nichts entkommt, wurden zu Keimzellen der Galaxien, die sich um sie herum anlagerten. Man findet ein Schwarzes Loch im Zentrum fast jeder Galaxie - auch in unserer Milchstrasse. Nachdem Wissenschaftler das lange vermutet hatten, gelang 2003 der Nachweis dafür.

Ist unser Universum eines von vielen?

VideoVideo
Multiversum, Extradimensionen, Parallelwelten
Tatsächlich war der Urknall eigentlich kein Urknall. Denn zum Zeitpunkt des Geschehens gab es weder Licht noch Schall. Der Urknall, der mit seiner Initialphase von circa 10-43 Sekunden unbeschreiblich kurz war, entzieht sich unserer Vorstellungskraft. Denn die Naturgesetze, mit denen wir vertraut sind, wurden in diesen ersten Momenten extremer Energie und extremer Hitze erst geboren.

Da die Geschehnisse des Urknalls nur schwer zu fassen sind, sollen die Weltraumteleskope Herschel und Planck, die im Mai 2009 ins All starten, noch mehr Wissen über die Jugend des Universums liefern. Die Urknall-Theorie hat viele Fragen beantwortet, aber noch mehr aufgeworfen. Am CERN in Genf versucht man, einigen der zentralen Fragen nachzuspüren, indem man in einem Teilchenbeschleuniger die Situation kurz nach dem Urknall simuliert.

Auf der Suche nach "Gottes-Teilchen"
Die Forscher schießen Teilchen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aufeinander und hoffen dadurch, das Higgs-Teilchen zu finden. Es ist auch als Gottes-Teilchen bekannt und soll dafür gesorgt haben, dass sich kurz nach dem Urknall Energie überhaupt in Masse umwandeln konnte. Die Entdeckung des Higgs-Teilchen wäre zwar ein Meilenstein in der Wissenschaft, aber auch dann blieben noch genügend Fragen übrig. Die beiden spannendsten: Was wird aus dem Universum werden, wenn es immer größer und kälter wird? Und was war eigentlich vor dem Urknall?

Bereits in den 1920er Jahren hatte Edwin Hubble bemerkt, dass das Universum sich ausdehnt und die Galaxien sich voneinander entfernen. Bis dahin hatte man das Weltall für statisch gehalten. Ein wichtiger Anhaltspunkt für den Urknall war 1964 die Entdeckung seiner kosmischen Hintergrundstrahlung. Heute weiß man, dass sich das Universum vor etwa 13,7 Milliarden bildete.

Schwarze Löcher dominieren das "junge" Universum
In den ersten 10-35 Sekunden nach dem Urknall expandierte das Universum mit mehr als Lichtgeschwindigkeit in der sogenannten Inflation. Das bedeutet, dass es in extrem kurzer Zeit extrem viel größer wurde. Als sich Teilchen und Antiteilchen nicht mehr vollständig gegenseitig aufhoben, bildete sich Sekundenbruchteile später Materie. Innerhalb etwa einer Mikrosekunde formierten sich Quarks zu Wasserstoffatomkernen.

In den nächsten hundert Sekunden entstanden auch die komplexeren Heliumatomkerne. Das All war heiß und undurchsichtig, Lichtteilchen kollidierten ständig mit Materieteilchen. Nach etwa 400.000 Jahren hatten sich die Atomkerne mit den Elektronen zu neutralen Atomen vereinigt. Indem sich nun Licht ausbreiten konnte, wurde das Universum durchsichtig. Dominiert war das junge Universum von der noch kaum erforschten Dunklen Materie.

Keimzellen der Galaxien
Sie zog ein unsichtbares Netz und riss dabei die normale Materie mit sich, aus der später die Galaxien entstanden. Bis es allerdings dazu kam, dass sich die ersten Sterne bilden konnten, musste sich das Universum noch 200 Millionen Jahre abkühlen. Viele der ersten Sterne hatten teilweise die hundertfache Sonnenmasse, doch sie wurden nur etwa drei bis zehn Millionen Jahre alt. Dann explodierten sie in einer sehr hellen Supernova.

Dabei konnte es zur Entstehung von extrem massereichen sogenannten Schwarzen Löchern kommen. Die Schwarzen Löcher, denen nichts entkommt, wurden zu Keimzellen der Galaxien, die sich um sie herum anlagerten. Man findet ein Schwarzes Loch im Zentrum fast jeder Galaxie - auch in unserer Milchstrasse. Nachdem Wissenschaftler das lange vermutet hatten, gelang 2003 der Nachweis dafür.



Leseecke

<b>"Sind wir allein <br />im Universum?"</b><br />Wie man Exoplaneten finden  kann. [Artikel] © ecowin
xxx
"Sind wir allein
im Universum?"

Wie man Exoplaneten finden kann. [Artikel]
<b>"Soziologie der Weltraumfahrt"</b><br />Ein ungewöhnliches Buch mit einer Fülle Einsichten.[Artikel] © transcript
xxx
"Soziologie der Weltraumfahrt"
Ein ungewöhnliches Buch mit einer Fülle Einsichten.[Artikel]
<b>"Die STAR TREK <br />Physik"<br /></b>Ein  liebevoll gemachtes und  kluges Nerd-Geschenk!  © piper "Die STAR TREK
Physik"
Ein liebevoll gemachtes und kluges Nerd-Geschenk!


Auch interessant ...

© DPA
VideoVideo
scobel: Sendung vom 20.10.2016
Das Dunkel der Astrophysik
Neuste Beobachtungen und Erkenntnisse über Gravitationswellen- und Gravitationstheorie, über Dunkle Materie und Dunkle Energie - Überlegungen zur sogenannten "Fünften Kraft".
Schwerpunkt

Sendedaten
scobel
"Aufbruch ins All"
Wissenstalk am Donnerstag,
19. Oktober 2017, um 21.00 Uhr
Wissenschaft am Donnerstag
© Joaquín VergaraVideo
Kolumne
Irgendwo zwischen Phantasie, Fiktion und Tatsachen
Gert Scobels Gedanken zum
Thema der Sendung.
Gäste der Sendung
Wie ist der Stand der Forschung? Welche kosmischen Ziele sind für die Menschheit realistisch - und welche nicht? Gert Scobel diskutiert mit seinen Gästen:

Joachim Fischer
Soziologe und Autor
Jochen Liske
Astrophysiker
Metin Tola
Professor für Experimentelle Physik