Dazu gehört in erster Linie die Ursache des rätselhaften Phänomens der andauernden Expansion des Universums.
Geschätzte Verteilung von Energie und Materie im Universum, nach der die Dunkle Energie allein drei Viertel ausmacht
© Wikipedia: NASA / MichaelSchoenitzer, 2007
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| Als Dunkle Energie wird in der Kosmologie eine hypothetische Form der Energie bezeichnet. Die Dunkle Energie wurde als eine Verallgemeinerung der „kosmologischen Konstante“ eingeführt, um die beobachtete beschleunigte Expansion des Universums zu erklären. Die physikalische Interpretation der Dunklen Energie ist weitgehend ungeklärt und ihre Existenz experimentell nicht direkt nachgewiesen. Die physikalischen Eigenschaften der Dunklen Energie lassen sich durch großräumige Kartierung der Strukturen im Universum untersuchen, beispielsweise durch die Verteilung von Galaxien und Galaxienhaufen. Traditionelle Modelle besagten, dass die Expansion des Universums aufgrund der Materie und der durch sie wirkenden Gravitation verlangsamt wird; Messungen sollten diese Verlangsamung quantifizieren. Die Messungen ergaben aber eine Zunahme der relativen Expansionsrate. Aus den Beobachtungsdaten ergab sich, dass vor ca. 6,1 Milliarden Jahren eine Schubumkehr der Expansion eintrat, und sich seither die relative Expansion beschleunigt, während sie bis zu diesem Zeitpunkt gebremst wurde. Diese unerwartete Beobachtung wird seither auf eine noch unbestimmte Dunkle Energie zurückgeführt. Zum Zeitpunkt der Schubumkehr hoben sich die expandierende Wirkung der Dunklen Energie und die kontrahierende Wirkung der Gravitation genau auf. Nach dem Modell bedeutet dies, dass der Energieanteil der Dunklen Energie genau der Hälfte der Masse der Materie entsprach und somit genau einem Drittel der Gesamtenergie. Die Existenz einer Dunklen Energie könnte auch eine Erklärung für die Flachheit des Universums sein. Es ist bekannt, dass die normale Materie nicht ausreicht, um dem Universum eine flache, das heißt im Wesentlichen euklidische, Geometrie zu geben; sie stellt nur 2–5% der notwendigen Masse. Aus Beobachtungen der gravitativen Anziehung zwischen den Galaxien ergibt sich zwar, dass Dunkle Materie vorhanden sein muss, die allerdings auch nur maximal 30% der erforderlichen Materie sein kann. Daher ergibt es sich, dass die Dunkle Energie heutzutage mit knapp 70% zur Gesamtmasse im Universum beiträgt. Die akzeptierte Theorie zur großräumigen Entwicklung des Kosmos ist die allgemeine Relativitätstheorie. In der Diskussion um die Expansion oder Kontraktion des Universums bewirkt die Materie durch ihre Gravitationswirkung eine Verlangsamung der Expansion; die kosmologische Konstante (sofern sie positiv ist) beschreibt dagegen eine beschleunigte Expansion und, sofern sie auf großen Skalen gegenüber der Krümmung dominiert, ein flaches Universum. Über die genaue Natur der Dunklen Energie kann derzeit nur spekuliert werden. Die einfachste Lösung ist, einen geeigneten Wert einer kosmologischen Konstanten zu postulieren und als gegebene und grundlegende Eigenschaft des Universums hinzunehmen. Ein weiterer Vorschlag ist, die Dunkle Energie als Vakuumenergie des „leeren Raumes“, die in der Quantenfeldtheorie auftritt, zu verstehen. Da mit der Expansion des Universums der Raum zunimmt, wächst auch die Vakuumenergie und beschleunigt die Expansion. Dies ist die gegenwärtig bevorzugte Erklärung. Allerdings gibt es bislang keine überzeugenden quantitativen Herleitungen. Dunkle Energie und die damit verbundenen Felder sind auch eine denkbare Ursache der Inflation in der Frühzeit des Kosmos. Allerdings ist unklar, ob zwischen einer derartigen Dunklen Energie und derjenigen, die für die später beobachtete beschleunigte Expansion vorgeschlagen wird, ein Zusammenhang besteht. [1] |
| Die kosmische Hintergrundstrahlung, auch Drei-Kelvin-Strahlung genannt, ist eine das ganze Universum erfüllende nahezu isotrope Strahlung im Mikrowellenbereich, die kurz nach dem Urknall entstanden ist. Sie hat eine herausragende Bedeutung für die physikalische Kosmologie, da sie als Beleg für die Urknalltheorie (Standardmodell) gilt. Nach dem Urknall standen Strahlung und Materie zunächst im thermischen Gleichgewicht. Infolge der Expansion des Universums sanken die Temperatur und die Dichte des gekoppelten Strahlung-Materie-Gemisches mit der Zeit. Die weitergehende Expansion des Universums verursachte durch die Dehnung der Raumzeit auch eine Dehnung der Wellenlänge der vorhandenen Photonen. Wir beobachten daher diese Photonen heute als kosmische Hintergrundstrahlung im Mikrowellenbereich. Sie ist in jeder Richtung des Himmels in etwa gleichförmig. Die Strahlung hat als Folge des thermischen Gleichgewichts eine Temperatur von heute 2,725 Kelvin. Einer kosmologischen Modellrechnung zufolge enthält jeder Kubikzentimeter des Vakuums des Weltraums durchschnittlich 400 Photonen der Hintergrundstrahlung. [2] |
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[1] Wikipedia (de): Dunkle Energie [2] Wikipedia (de): Hintergrundstrahlung |
Wikipedia (en): Dark energy Wikipedia (en): Cosmic microwave background |
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| Daten |
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Erfasst werden Parameter zu Dunkler Energie, die ... Anzahl: etwa ... Datensätze. |
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| Quellen und Material |
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| Wikipedia (de) – Listen |
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| Wikipedia (en) – Listen |
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