169 37Kosmologie Abb. 37.4 E Rosinenkuchen-Modell. Die Rosinen bleiben an ihrem Platz, während der aufgehende Teig sie mitnimmt. Abb. 37.3 E Expansion des Universums nach dem Modell eines Luftballons. 37.1 Expansion des Universums Fast alle Galaxien liehen von uns, so, als ob wir uns im Zentrum des Universums beinden. Abgesehen davon, dass ein solcher Sonderstatus uns schon zweimal genommen wurde – wurden wir doch aus dem Zentrum des Sonnensystems und dem Zentrum der Galaxis (vgl. S. 154 f.) vertrieben – steht diese Beobachtung auch im Widerspruch zum KP, nach dem es keinen so ausgezeichneten Punkt wie ein Zentrum geben darf. Es bedurfte schon eines radikalen Umdenkens in der Vorstellung über unser Universum, um die Galaxienlucht befriedigend zu deuten. Die faszinierende Erklärung lieferte insbesondere der belgische Physiker und Geistliche Georges Lemaître (1894 – 1966; Abb. 37.2), indem er sich vom Dogma eines statischen Universums löste durch die kühne Annahme, dass die Galaxien sich nicht in einem vorgegebenen Raum bewegen wie etwa Schauspieler auf der Bühne. Vielmehr gilt: Der Raum selbst dehnt sich aus. Bei dieser Ausdehnung nimmt er die Galaxien mit, welche dabei in einem mitbewegten Koordinatensystem am gleichen Ort bleiben (Modell des Ballonuniversums, Abb. 37.3). Ebenfalls bewirkt die Expansion des Universums, dass sich die Wellenlänge eines Lichtsignals vergrößert (kosmologische Rotverschiebung im Gegensatz zur Dopplerverschiebung). Damit entsteht allerdings folgendes Problem: Ein Anwachsen der Wellenlänge entspricht einem Absinken der Frequenz f und damit wegen E = h · f einem Absinken der Photonenenergie. Wo aber bleibt die Verlustenergie? Die für uns skurrile Antwort, auf die wir nicht näher eingehen können, lautet: Die ART besitzt keinen universellen Energieerhaltungssatz. Für uns soll es reichen, dass wir die Vorstellung von Lemaître über die Expansion des Universums anhand von anschaulichen Modellen darstellen, nämlich dem Luftballon-Modell (Abb 37.3) und dem Rosinenkuchen-Modell (Abb. 37.4). Beim Backen des Rosinenkuchens entfernen sich von jeder Rosine aus gesehen die anderen Rosinen. Ebenso sieht man von jeder Modellgalaxie aus, dass sich alle anderen Modellgalaxien entfernen, wenn der Ballon aufgeblasen wird. Dabei hat nur die Oberläche des Ballons eine Bedeutung, nicht das Innere. Der Abstand zwischen den Punkten wird also entlang der Ballonhülle gemessen. Das Ballonuniversum zeigt darüber hinaus noch, dass ein Universum keinen Rand besitzen muss und der Mittelpunkt nicht zum Universum gehören muss. Einen kleinen Schönheitsfehler hat das Ballonmodell dennoch. Die Modellgalaxien werden ebenfalls aufgeblasen. Abgesehen davon, dass wir das in der Realität nicht bemerken würden, da die Maßstäbe ebenfalls gestreckt werden, gilt das für reale Planeten, Sonnen und Galaxien nicht. Das liegt daran, dass diese astronomischen Objekte von der kosmologischen Expansion abgekoppelt sind, da bei diesen kleinen Skalen die Gravitationskraft der Expansion mit Erfolg entgegenwirkt. N u r zu P rü fz w k e n E ig e n tu m d s C .C . B u c h n e r V e rl a g s