Evolution: Astronomie, Astrophysik, Kosmologie

Überblick: Standardmodell

Historische Entwicklung der modernen Kosmologie

Seit wann gibt es Kosmologie im modernen Sinn? Dieser Artikel zeichnet die historische Entwicklung der modernen Kosmologie nach, um eine historische Einordnung der Entwicklung des Standardmodells zu ermöglichen. Kosmologie ist eine junge Wissenschaft.

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Das Standardmodell

Das Standardmodell (Urknallmodell) ist die momentan allgemein anerkannte Theorie zur Entstehung des Universums. Die grundlegenden Konzepte werden eingeführt und kritisch diskutiert. Es wird deutlich, dass das Standardmodell primär eine theoretische Angelegenheit ist und zahlreiche Komponenten enthält, die nicht überprüft werden können. Es enthält ausserdem zahlreiche offene Fragen.

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Rotverschiebung

Untersucht man das Spektrum des Lichtes ferner Galaxien, findet man fast ausnahmslos, dass die Wellenlängen des Lichtes "rotverschoben" sind. Wie lassen sich diese Daten interpretieren und warum sind sie für das heutige Verständnis des Universums wichtig? Es gibt grundsätzlich mehrere mögliche Ursachen für die Rotverschiebung.

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Anomale Rotverschiebung

Es gibt heute zahlreiche Beobachtungen, die dem Hubble-Gesetz zu widersprechen scheinen oder sich im Sinne des Hubble-Gesetzes nicht befriedigend interpretieren lassen. Obwohl entsprechende Beobachtungen seit über 30 Jahren regelmässig publiziert werden, werden sie von der Fachwelt bisher praktisch vollständig ignoriert. Sie sind ein Zeichen dafür, dass es bislang im Universum noch mehr unverstandene Phänomene gibt als gewöhnlich eingestanden.

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Mikrowellenhintergrund

Die Entdeckung des kosmischen Mikrowellenhintergrundes 1965 wurde als die wichtigste kosmologische Entdeckung gefeiert und erhob das Standardmodell zur allgemein anerkannten Theorie des Universums. Allerdings konnte er nur z.T. vorhergesagt werden. Der Mikrowellenhintergrund ist zwar eine Bestätigung für das Standardmodell, kann aber möglicherweise auch in anderen Kosmologien untergebracht werden. Die Deutung des Mikrowellenhintergundes im Sinne des Standardmodells ist nicht zwingend.

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Häufigkeit der leichten Elemente im Universum

Das Universum enthält relativ viel Helium und andere leichte Elemente. Warum ist das so? Es wird dargelegt, warum dieser Befund gut zum Standardmodell mit einer heißen frühen Ära passt. Wie aber an anderer Stelle auch, konnten die Parameter der Theorie nicht vorhergesagt werden, sondern wurden im Nachhinein angepasst.

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Dunkle Materie und dunkle Energie

Dunkle Materie und dunkle Energie sind mysteriöse Bestandteile unseres Universums. Sie wurden aufgrund theoretischer Modellvorstellungen eingeführt und kommen in weitaus grösserer Menge als gewöhnliche Materie vor.  Für das Standardmodell haben sie heute eine zentrale Bedeutung, obwohl sie bisher nicht beobachtet werden konnten. Ihre Natur liegt immer noch im "Dunklen".

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Inflation

Inflation ist ein theoretisches Konzept, das entwickelt wurde, um einige offene Fragen im Zusammenhang mit dem Standardmodell zu lösen. Es gibt jedoch bisher keine direkten Beobachtungen zu ihren Gunsten. Durch ihre theoretische Natur kann sie sich zudem sehr flexibel an verschiedene Beobachtungen anpassen.

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