Astrophysik

Astrophysik

In dieser Rubrik berichtet Dr. Peter Steffen für die AVL über spannende Themen der Astrophysik.

Falls Sie, liebe Leser, Fragen dazu haben, stellen sie Sie bitte unter dem Stichwort "Astrophysik kompakt", bzw. "Astrophysik spezial" an p.steffen@avl-lilienthal.de

Astrophysik kompakt

Unter dieser Überschrift werden von Zeit zu Zeit ausgewählte Themen in Kurzform darstellen. Ziel ist es dabei, eine Reihe von astrophysikalischen Themen und Forschungsergebnissen, die uns in der AG Astrophysik beschäftigt haben, möglichst allgemein verständlich zu präsentieren.

Wie misst man kosmische Entfernungen?

Heute wird häufig mit Entfernungen von Sternen, Galaxien und ganzen Galaxienhaufen tief im Weltraum umgegangen, als ob man nur einen Zollstock zur Hand nehmen müsste und daran ablesen könnte, wie weit diese Objekte von uns entfernt sind. Dass dies bestenfalls ein Wunschtraum ist, wird sofort klar, wenn man sich die Größenordnungen der Abstände im Weltraum vor Augen hält.

Die Chandrasekhar-Grenze

Wenn ein Stern sozusagen sein Leben aushaucht, geschieht dies auf unterschiedliche Weise, je nach Masse des Sterns.Hat ein Stern seinen primären Kernbrennstoff, also seinen gesamten Wasserstoff in Helium umgewandelt, beginnt das sogenannte Heliumbrennen.

Das Kosmologische Prinzip

Unter dem Kosmologischen Prinzip (KP) sind zwei Grundannahmen der Kosmologie zusammengefasst. Dieses Prinzip, das allen Weltmodellen zu Grunde liegt, ist eine bisher gut begründete Annahme, die allerdings jederzeit durch entsprechende Beobachtungen widerlegt werden kann.

Der kosmische Mikrowellenhintergrund

Nachdem Edwin Hubble 1929 die kosmische Rotverschiebung erkannt hatte, die daraufhin als ein sicheres Indiz für die stetige Expansion des Universums gedeutet wurde, kamen die Kosmologen zu dem Schluss, dass das Universum zu irgendeinem weit in der Vergangenheit zurückliegenden Zeitpunkt aus dem Nichts entstanden sein musste. Damit war die Vorstellung vom Urknall geboren.

Was heißt das: Das Universum ist flach?

Nachdem Albert Einstein 1915 seine Allgemeine Relativitätstheorie veröffentlicht hatte, versuchten außer ihm selbst eine ganze Reihe von Mathematikern und Physikern Lösungen seiner sehr komplexen Gleichungen zu finden. Dabei richtete sich das Interesse nicht nur auf räumlich begrenzte Objekte und Strahlungsfelder, sondern auch auf das Universum und dessen Geometrie als Ganzes.

Die kosmische Rotverschiebung

Nachdem die amerikanische Wissenschaftlerin Henrietta Swan-Leavitt das Cepheiden-Verfahren zur Bestimmung größerer kosmischer Entfernungen entwickelt hatte, machte Endeder 1920-er Jahre der Astrophysiker Edwin Hubble eine merkwürdige Entdeckung.

Die gravitative Rotverschiebung

Im Gegensatz zur kosmischen Rotverschiebung ist die gravitative Rotverschiebung eine lokale Erscheinung, die unmittelbar aus der 1915 von Albert Einsteinveröffentlichten Allgemeinen Relativitätstheorie (ART)folgt.

Was sind Schwarze Löcher ?

Als 1916 der deutsche Astronom und Mathematiker Karl Schwarzschild die erste exakte Lösung der Einsteinschen Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie für das Gravitationsfeld außerhalb einer kugelsymmetrischen Masse fand, war die wissenschaftliche Welt ziemlich ratlos.

Gravitationswellen

Die Einsteinsche Allgemeine Relativitätstheoriebetrachtet die Gravitation als eine Krümmung des Raumes (und Verzerrung der Zeit), die sowohl durch Masseals auch durch Energie (entsprechend der Formel E= mc2) verursacht wird.

Die kosmologische Konstante, was ist das ?

Wir erinnernuns, dass vor rund 100 Jahren Albert Einstein seine Allgemeine Relativitätstheorie (ART) veröffentlichte. Diese Theorie ist nichts anderes als eine Theorie der Gravitation auf der Grundlage der Speziellen Relativitätstheorie(SRT), die Einstein 10 Jahre zuvor begründet hatte.Im Gegensatz zur Auffassung von Newton beschreibt die ART die Gravitation nicht als Kraft, sondern als geometrische Verformung von Raum und Zeit.

Astrophysik Spezial

Dieser Themenkreis beinhaltet spezielle, tiefergehende Beiträge, die durchaus auch über die allgemeine Lehrmeinung hinausgehen können.

Warum die Dunkle Energie eine Fata Morgana sein könnte.

von Dr. Peter Steffen (AVL)

Überarbeitete Fassung vom 1. 8. 2014

Übersicht:

Die Notwendigkeit der Existenz einer Dunklen Energie, die das Universum seit geraumer Zeit beschleunigt auseinandertreiben soll, basiert auf  Messungen der kosmischen Rotverschiebung von weit entfernten Supernovae, die im Rahmen des "Sloan Digital Sky Survey" - Projekts durchgeführt wurden. Das daraus abgeleitete Hubble-Diagramm deutet auf eine schon länger andauernde Beschleunigung der Expansion des Universums hin.

Im Gegensatz dazu wird in diesem Beitrag gezeigt, dass die Messwerte, die nahezu dem Diagrammverlauf eines leeren Universums entsprechen, auch ein Universum beschreiben können, das gemäß den klassischen Friedmann-Modellen abgebremst expandiert. Dies trifft dann zu, wenn man die kosmische Rotverschiebung nicht allein dem Hubble-Gesetz zuschreibt, sondern zusätzlich einem weiteren Anteil, der durch die expansionsbedingte stetige Abnahme der Gravitationsdichte des Weltalls im Laufe der Jahrmilliarden verursacht wird. Die Rechnungen zeigen dann allerdings, dass die Lichtgeschwindigkeit auf kosmischen Skalen zeitlich veränderlich sein muss und nicht, wie bisher angenommen, absolut konstant sein kann. Dies widerspricht keineswegs der speziellen Relativitätstheorie, die die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit nur für Inertialsysteme fordert.

Damit erübrigt sich eine Dunkle Energie, um das aus den Messwerten abgeleitete Rotverschiebungs-Entfernungs-Diagramm zu erklären.

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