Die Form des Universums

Lange Zeit glaubten die Menschen, die Erde sei flach. Die Leute akzeptierten diese Idee und blieben ihr ganzes Leben in diesem Glauben. Es wurden Karten gezeichnet, die den Rand der Erde darstellten. Darüber hinaus wurden sie mit Seeungeheuern gezeichnet, die für gute Geschichtenerzählungen sorgten. Anhand der von Teleskopen zurückgesandten Bilder wissen wir, dass die Erde tatsächlich rund ist. Seefahrer fallen nicht vom Erdrand, wenn sie um den Globus reisen.

Was ist mit dem Universum? Können wir sagen, ob es flach oder eher eine Kugel wie unsere Erde ist? Leider können wir nicht weit oben fliegen und auf es herabblicken. Wissenschaftler haben jedoch einige Vorstellungen davon, wie sie glauben, dass es aussieht.

Das positiv gekrümmte Universum

Um zu verstehen, wie eine positive Kurve aussehen würde, müsste man sich einen Ballon zulegen. Zeichne eine Linie um die Form des Ballons.

Zeichne nun eine Linie auf der gegenüberliegenden Seite der ersten Linien. Die zweite Linie schneidet sich mit der ersten Linie, bevor sie den Ballon umrundet. Dieses Beispiel würde viel Energie enthalten. Die Schwerkraft müsste in großen Mengen gegen die Energie bestehen, um die Form einer Kugel aufrechtzuerhalten. Um diese Art von geschlossenem Universum zu haben, müsste das Universum selbst aufhören, sich auszudehnen. Derzeit glauben Wissenschaftler, dass sich das Universum weiter ausdehnt.

Das gekrümmte Universum

Wenn der Weltraum eine negative Krümmung hat, gibt es nicht genügend Masse, um die Expansion des Universums zum Stillstand zu bringen. Infolgedessen hat es keine Grenzen und wird sich für immer ausdehnen. Denke an einen Pferdesattel. Zwei Objekte, die von demselben Punkt ausgehen, würden sich niemals überschneiden. Dies nennt man ein offenes Universum. Wenn die Dichte allerdings genau der kritischen Dichte entspricht, sehen wir es als flach wie ein Blatt Papier, und unendlich weit.

Um zu diesen Schlussfolgerungen zu gelangen, verwenden Mathematiker und Wissenschaftler die Geometrie. Ein „Dichteparameter“ drückt das Verhältnis zwischen den Dichten aus. Das Verhältnis würde die tatsächliche Dichte des Universums zur kritischen Dichte messen. Was wäre notwendig, um die Expansion zu stoppen?

WMAP–Raumschiff

Von 2001 bis 2010 benutzte die NASA ihre Wilkinson-Mikrowellen-Anisotropiesonde, um das Universum zu messen. Bei der Betrachtung der Daten stellten sie fest, dass die Krümmung des Weltraums innerhalb von 0,4 % des „flachen“ Euklidischen liegt. Ein „flaches“ Universum soll eine „kritische Dichte“ haben, wobei 100 % der Materie und Energie „flach“ sein müssen. Warum finden Wissenschaftler diese Informationen so wichtig? Sie verwenden diese Informationen, um das Alter des Universums zu bestimmen. Nach ihren Berechnungen ist es 13,77 Milliarden Jahre alt.

Hat die Formdefinition etwas mit der Urknalltheorie zu tun? „Die Form (flach, sattel- oder kugelförmig) ist in der Urknalltheorie nicht festgelegt, daher sind alle Formen zulässig. Die Form des Universums wird durch Messungen bestimmt, die von der Art und Weise abhängen, wie Licht den Weltraum durchquert, wie im Beispiel eines Lasers. Bisher zeigen Messungen, dass der Weltraum nahezu flach ist. Dies ist natürlich die einfachste Form, die wir uns vorstellen können.“ (Quelle: NASA)

Was denkst du? Glaubst du, das Universum ist flach? Wie ein Zylinder? Wie ein Donut? Wissenschaftler versuchen heute noch, diese Frage zu beantworten, und vielleicht werden wir es eines Tages sicher wissen.