Bildung leichter Elemente. Innerhalb der ersten Minuten nach dem Urknall fand die Bildung von leichten Elementen statt (siehe Häufigkeit der leichten Elemente im Universum). Einer der ersten Arbeiten über dieses Thema war das berühmte αβγ-Paper von Alpher, Bethe und Gamow, das 1948 publiziert wurde. In diesem Jahr wurde auch zum ersten Mal die Vorhersage des Mikrowellenhintergrundes gemacht und die Steady-state-Kosmologie (siehe Quasi-steady-state cosmology) geboren, die sich eine zeitlang als Konkurrent zum Standardmodell erweisen sollte. In der steady-state Kosmologie wird ein Universum postuliert, das nicht nur örtlich homogen (=Materie ist gleichmässig verteilt) ist, sondern auch zeitlich, d.h. das Universum verändert sich insgesamt zeitlich nicht. In den 1950ern konnten aber die Elementbildungstheorien von Gamow und anderen nicht so recht begeistern und zwar in erster Linie, da diese Theorien die Bildung der schwereren Elemente nicht erklären konnte. 1957 schrieben Margaret und Geoffrey Burbidge, William Fowler und Fred Hoyle dann schließlich sogar einen klassischen Artikel, in dem sie zeigten, wie alle schwereren Elemente in verschiedenen Schritten der Sternevolution entstehen konnten. (Dieser Artikel wird aufgrund der Autoren heute als B2FH bezeichnet.) Mit diesen Fortschritten der Elementbildungstheorien in Sternen sank das Interesse an den primordialen (=zeitlich kurz nach dem Urknall) Szenarien noch mehr. Die Vorhersage eines kosmischen Mikrowellenhintergrundes wurde allmählich vergessen. Dafür konnte sich die Steady-state Theorie bestätigt sehen, in der es keinen Urknall mit anschließender Elementsynthese gab.
Mikrowellenhintergrund. 1965 allerdings gab es eine einschneidende Beobachtung, die den Verlauf der Kosmologie entscheidend prägte. Ohne danach gesucht zu haben, entdeckten die amerikanischen Radioastronomen Arno Penzias und Robert Wilson den kosmischen Mikrowellenhintergrund (Mikrowellenhintergrund). Allerdings sahen die beiden Astronomen die Bedeutung ihrer Entdeckung vorerst nicht. Erst nach der Korrespondenz mit James Peebles und der Princeton-Forschungsgruppe konnte die Strahlung entsprechend identifiziert werden. Allerdings waren Penzias und Wilson nicht die ersten, die die Strahlung entdeckt hatten. Bereits 1941 entdeckte MacKellar bei der Analyse von Absorptionslinien von interstellaren Molekülen eine Hintergrundstrahlung mit einer Temperatur von 2,3 K. Allerdings gab es damals noch keine Vorhersagen des Mikrowellenhintergrundes, so dass auch er die Bedeutung der Entdeckung nicht erfasste. Den Nobelpreis haben aber schließlich Penzias und Wilson 1978 bekommen.
Es steht außer Zweifel, dass die Entdeckung des Mikrowellenhintergrundes die stärkste Beobachtungsevidenz für Vorgänge war, die man unter den extremen Bedingungen kurz nach einem Urknall erwartete. Die Neuigkeiten erschienen sogar auf der Titelseite der New York Times vom 21 Mai 1965. Das Steady-state-Modell erhielt mit dieser Entdeckung einen Schlag versetzt, von dem es sich nie mehr erholen konnte, obwohl es 1993 eine Renaissance in Form der Quasi-steady-state cosmology (Quasi-steady-state cosmology) erlebte. Seither war der Mikrowellenhintergrund eines der Schwerpunkte der Beobachtungsastronomie und das Standardmodell die allgemein anerkannte kosmologische Theorie.
Das Standardmodell besagt, dass sich vor etwa 14 Milliarden Jahre alle Materie auf engstem Raum befand (Urknall) und dass sich das Universum seither beständig ausdehnte. In den ersten Minuten nach dem Urknall waren die Temperaturen so hoch, dass Kernfusionen stattfinden konnten und sich so die leichten Elemente bildeten. Im Laufe der Zeit entstand dann durch Strukturbildungsprozesse das heutige mit Sternen, Galaxien, Galaxienhaufen etc. stark strukturierte Universum. Der Mikrowellenhintergrund wird als der abgekühlte Strahlungshintergrund aus der Frühzeit des Universums interpretiert. |
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