Berichte «Was wissen wir über das Universum?»
Die Vorlesung «Was wissen wir über das Universum?» von Professor Dr. Stefan Antusch, Departement Physik, Universität Basel
Wir haben schon viel über das Universum (auch Weltall oder Kosmos genannt) herausgefunden. Das ist uns gelungen, weil wir das Universum immer besser beobachten können, zum Beispiel mit immer besseren Teleskopen – und weil wir die Naturgesetze immer besser verstehen, also die Regeln, nach denen das Universum funktioniert. In der Vorlesung an der Kinder-Uni haben wir den Stand der Wissenschaft zu vier spannenden Fragen über das Universum besprochen:
Wie ist das Universum entstanden? Wir wissen, dass das Universum zu Beginn extrem heiss und «dicht» war. Alles, was wir vom Universum sehen, war in einem Raumbereich «zusammengepresst», der kleiner war als ein Fussball – vermutlich sogar noch sehr viel kleiner. Wir nennen diesen Anfang den «Urknall». Er hat vor etwa 13,8 Milliarden Jahren stattgefunden, und es gab zu dieser Zeit noch keine Sterne und Galaxien. Seit dem Urknall dehnt sich das Universum aus und kühlt ab. Dabei dehnt sich der Raum selbst aus. Veranschaulichen kann man sich das mit einem Hefekuchen, der beim Backen aufgeht. Die Rosinen im Hefekuchen stellen die Galaxien dar, die sich durch das Aufgehen des Teigs (d. h. die Ausdehnung des Universums) voneinander entfernen. Vieles über den Urknall ist noch unbekannt – zum Beispiel wie er genau abgelaufen ist und auch, was möglicherweise vor dem Urknall war - falls es überhaupt ein «Davor» gab. Nicht sicher vorhersagen können wir ausserdem, wie das Universum einmal enden wird. Aktuell dehnt es sich immer schneller aus. Dafür ist die sogenannte «dunkle Energie» verantwortlich, von der wir noch nicht wissen, woraus sie genau besteht. Bleibt ihre Energiedichte konstant, wird sich das Universum weiter ausdehnen. Sollte sie in Zukunft abnehmen, könnte es auch wieder schrumpfen.
Wie gross ist das Universum, und wie viele Sterne gibt es? Um diese Frage zu beantworten, haben wir zunächst besprochen, dass das Licht eine begrenzte Geschwindigkeit hat. Es ist sehr schnell und legt ungefähr 300 000 km in der Sekunde zurück. Von der Erde zum Mond braucht es 1,3 Sekunden, zur Sonne 8,3 Minuten, zum Neptun etwa 5 Stunden und zum nächstgelegenen Stern, Proxima Centauri, 4,2 Jahre. Entfernungen im Universum messen wir in «Lichtjahren». Unsere Sonne ist eine von ungefähr 200 Milliarden Sternen, welche unsere Galaxie, die Milchstrasse, bilden. Der Durchmesser der Milchstrasse beträgt etwa 100 000 Lichtjahre. Die nächstgelegene Galaxie, Andromeda, ist 2,5 Millionen Lichtjahre von uns entfernt. Wenn man noch weiter «herauszoomt», sieht man, dass sich die Galaxien in Galaxienhaufen ballen. Dazwischen liegen Bereiche mit nur wenigen Galaxien. Insgesamt sieht die Verteilung der Galaxien aus wie ein «kosmisches Netz». Durch die endliche Geschwindigkeit des Lichts und die Entstehung des Universums vor 13,8 Milliarden Jahren können wir nur einen begrenzten Bereich des Universums beobachten (= «beobachtbares Universum»). Dieser ist aber sehr gross: Er hat einen Radius von 46 Milliarden Lichtjahren, und es gibt dort geschätzt 2 Billionen (2000 Milliarden) Galaxien. Wenn jede von ihnen etwa 200 Milliarden Sterne besitzt, kommt man auf eine riesige Anzahl an Sternen – allein im beobachtbaren Universum. Das gesamte Universum ist aber vermutlich noch sehr viel grösser.
Gibt es schwarze Löcher wirklich? Wenn es um geheimnisvolle Objekte im Universum geht, ist häufig von «schwarzen Löchern» die Rede. Beschrieben werden sie oft als gefrässige Monster im Universum, die alles verschlingen, das ihnen zu nahe kommt. Wissenschaftlich betrachtet sind schwarze Löcher Objekte, die eine so starke Gravitation besitzen, dass nicht einmal Licht ihnen entkommen kann. Wir wissen mittlerweile, dass es solche Objekte tatsächlich gibt. Sie bilden sich beispielsweise am Lebensende von Sternen, die viel massereicher sind als unsere Sonne. Ein riesiges schwarzes Loch existiert zudem im Zentrum unserer Milchstrasse. Es heisst Sagittarius A* und hat etwa 4 Millionen Sonnenmassen. Aber man muss keine Angst vor ihm haben – es ist 26 000 Lichtjahre von uns entfernt. «Sehen» können wir schwarze Löcher nicht direkt, da von ihnen kein Licht ausgeht. Aber beobachten können wir sie trotzdem, zum Beispiel indem wir die Strahlung messen, die entsteht, wenn Materie in ein schwarzes Loch stürzt, und auch durch ihre Gravitationseffekte. Seit etwa 10 Jahren können wir faszinierende Ereignisse mit schwarzen Löchern beobachten – nämlich wenn sich zwei schwarze Löcher nahekommen, umkreisen und schliesslich zu einem grösseren schwarzen Loch verschmelzen. Dabei entstehen Gravitationswellen – kleine Dehnungen und Stauchungen des Raums, die sich im Universum ausbreiten wie Wasserwellen auf einer Wasseroberfläche. Mittlerweile haben wir viele solcher Ereignisse durch ihre Gravitationswellensignale beobachten können. (Keine Angst: Die Gravitationswellen, die auf der Erde ankommen, sind absolut ungefährlich.)
Gibt es ausserirdisches Leben? Trotz intensiver Suche nach Signalen von ausserirdischen Lebensformen konnte bisher noch kein Beweis für ausserirdisches Leben gefunden werden. Allerdings gehen die meisten Wissenschaftler*innen davon aus, dass es existiert. Gestützt wird diese Vermutung durch die Entdeckung von immer mehr Planeten, die andere Sterne umkreisen – sogenannte «Exoplaneten». Mittlerweile sind mehr als 5000 Exoplaneten entdeckt worden. Einige davon befinden sich sogar in der sogenannten «habitablen Zone», in der gute Bedingungen für Leben existieren könnten. Planeten in der habitablen Zone haben einen Abstand von ihrem Stern, der es möglich macht, dass Wasser in flüssiger Form existiert. Für Leben, wie wir es kennen, ist flüssiges Wasser eine wichtige Voraussetzung. Wäre der Planet näher an seinem Stern, wäre es zu heiss, und Wasser würde verdampfen. Wäre er weiter weg, wäre es zu kalt, und Wasser würde gefrieren. Ein besonders spannender Exoplanet, über den aktuell viel berichtet wird, heisst K2-18b. Er hat die achtfache Masse der Erde und ist 124 Lichtjahre von der Erde entfernt. Besonders spannend ist, dass er eine Atmosphäre besitzt, in der Anzeichen für Wasserdampf, Methan und Kohlendioxid gefunden wurden – und sogar Hinweise auf bestimmte Schwefelverbindungen, die auf der Erde von Wasserlebewesen gebildet werden. Das sind faszinierende Entdeckungen, aber noch kein Beweis, dass dort tatsächlich Leben existiert.
Wir haben schon viel gelernt, aber es gibt noch viele Geheimnisse im Universum. Deshalb können wir in der Forschung gut Verstärkung gebrauchen. Vielleicht ist das ja in der Zukunft auch etwas für dich?
Leon L.
10 Jahre
Das Universum ist durch den so genannten Urknall entstanden. Der Urknall war eine Explosion von ungeheurer Grösse. Als der Urknall zu Ende war, bildeten sich nach und nach ein paar Galaxien, doch zu dieser Zeit war das Universum sehr klein und alle Galaxien, die es gab, waren sehr nah aneinander. Dann bildeten sich noch mehr Galaxien und das Universum wuchs weiter und wurde viel grösser. Das Universum wächst zurzeit immer schneller. Das Universum hat sich früher viel langsamer ausgedehnt als heute. Das Wachstum des Universums wird erzeugt von einer Energie, die man die dunkle Energie nennt. Ein Stern wie die Sonne entsteht als erstes aus einem Neutronenstern und einer Gaswolke. Dann ziehen sich Staub und Gase zusammen und erhitzen sich allmählich und werden zu einem sehr heissen Klumpen, der zu glühen beginnt. Das Leben eines Sterns beginnt. Die Sonne war am Anfang ein heisser Blauer Stern. Mit der Zeit wuchs sie und kühlte ab. Danach wurde sie gelb und entwickelte sich zu dem Stern, der uns heute scheint. Den grössten Teil ihres Daseins wird ein Stern als gelber Stern verbringen. Sie scheint dann zehn Milliarden Lichtjahre lang ziemlich gleichmässig. Allmählich wird sie anschwellen und sich in einen Roten Riesen verwandelt. Rote Riesen können über hundertmal grösser als die Sonne sein. Sie sind heller aber kälter als die Sonne. Dieser Zustand bedeutet das nahende Ende eines Sterns. Wenn riesige Sterne bersten, hinterlassen sie sogenannte Schwarze Löcher oder einen Weissen Zwerg. Schwarze Löcher saugen alles auf - auch Licht. Deshalb werden sie auch so genannt. Das Wort «Universum» kommt vom lateinischen Wort universum, was so viel bedeutet wie «alles».
Freya E.
10 Jahre
Professor Stefan Antusch erzählte uns vom Universum. Er wollte schon früh Physiker werden. Am Anfang war das Universum sehr klein wie ein Fussball und sehr heiss. Seitdem breitet es sich aus und kühlt ab. Von der Sonne bis zum Neptun sind es 5 Lichtstunden. Es sind insgesamt 46 Milliarden Lichtjahre um die Erde herum erforscht worden. Auf der Erde hat man etwas ausgesandt, das ein Lichttag von uns entfernt ist. Das Universum sieht blau aus, weil blaue Farbe am stärksten gestreut wird. Seit dem Urknall hat das Universum ein Hintergrundlicht. Allein in der Milchstrasse unserer Galaxie hat es 200 Millionen Planeten! Man hat es geschafft, das Universum am Computer nachzumachen. Ja, es gibt schwarze Löcher! Das sind schwere Kugeln, die alles verschlingen, sogar Licht. Wenn sich zwei Löcher nähern, können sie zu einem verschmelzen.
Es könnte einen Planeten wie die Erde geben. Der Planet K2-18b ist geeignet für das Leben. Dort gibt es Wasser im flüssigen Zustand. Es existieren auch Gase (Methan, CO2), wie es sie auf der Erde gibt.
Der Professor hat sehr gut erzählt. Man könnte ihm 10 von 10 Punkten geben! Ich komme nächstes Jahr gerne wieder.
Frieda E.
7 Jahre
Die Vorlesung hielt Professor Antusch. Schon als er Kind war, hat man gewusst, dass er Physiker werden wird. Er ist sehr jung und sein Lieblingstier ist Koala.
Man hat schon 7000 Planeten entdeckt. Man lauscht, ob es vielleicht irgendwo auf einem Planeten Leben gibt. Das Universum dehnt sich aus. Ein gutes Beispiel ist ein Brot mit Rosinen. Man stellt den Hefe-Rosinen-Teig in den Ofen und backt ihn. Dabei dehnt sich der Teig aus und die Rosinen gehen weit auseinander.
8 Minuten und 20 Sekunden braucht das Licht von der Sonne bis zur Erde. Professor Antusch hat ein Bild gezeigt, wie eine Karte, ein kosmisches Netz vom Universum.
Es gibt etwa 20000 schwarze Löcher. Sie entstehen, wenn ein riesengrosser Riese explodiert, dann gibt es eine Supernova-Explosion und dann entsteht ein schwarzes Loch.
Man hat schon Wasser in flüssiger Form auf dem Planeten K2-18b entdeckt. Dort könnte es Leben geben.
Der Professor hat sehr spannend und interessant erzählt. Es war ein sehr tolles Thema. Mir hat es auch sehr gut gefallen, dass er auf die Leinwand geschrieben hat: Quiz! Und er hat gerufen: «Achtung, Quiz!» So hat er uns ein bisschen geholfen.
Mira Sol C.
10 Jahre
Ich habe den Vortrag Prof. Dr. Stefan Antusch sehr informativ gefunden. Ich habe viel erfahren. Ich möchte euch darüber erzählen, denn das Universum ist spannend und gross.
Über die Milchstrasse weiss ich, dass sie 2’000’000’000 Sterne enthält. Dazu hat sie etwa 20'000 kleine Schwarze Löcher. Was sind Schwarze Löcher im Universum? Objekte, bei denen die Gravitation so stark ist, dass alles, was ihnen nahe kommt, langzieht und verschlingt. Das, was in die Schwarzen Löcher gelangt, kommt nicht mehr raus. Wie es der Name sagt, in den Schwarzen Löchern gibt es kein Licht. Im Zentrum der Milchstrasse gibt es ein riesiges Schwarzes Loch. Das beobachtbare Universum ist ca. 46 Milliarden Lichtjahre gross. Wir auf der Erde sind in der Mitte davon. Es gibt ein Weltraumteleskop namens James Webb. Es wurde erfunden, um das Universum besser zu beobachten und um schärfere Bilder davon zu machen.
Ein Ereignis in Mexico in der Zeit der Dinosaurier hat das Leben auf der Erde verändert. Ein riesiger Asteroid schoss durch die Erdhülle, obwohl er eigentlich verglühen sollte. Der Asteroid knallte auf die Erde. Alles wurde dunkel. Pflanzen und Tiere starben aus. Eine Bedrohung für die Erde. Man vermutet heute noch, dass sich so ein Ereignis wiederholen könnte. Die Hündin namens Laika war das erste Lebewesen im Universum. Sie wurde mit einem Raumschiff ins Weltall geschickt. Von der Erde bis zur Sonne braucht das Licht 8.3 Lichtminuten. Von der Sonne bis zum nächsten Stern braucht es 4.2 Lichtjahre. Von der Erde bis zum Neptun braucht es 5 Lichtstunden.
Aika B.
8 Jahre
Wenn sich zwei Schwarze Löcher umkreisen, erzeugt das Wellen. Die Wellen heissen Gravitationswellen und kommen bis zur Erde. Sie schaden unserer Erde. Zum Glück nicht wenn sie sich nahe kommen, danach verschmelzen sie sich und dann werden sie ein grosses Schwarzes Loch.
Arved B.
10 Jahre
Frage: Was ist der Unterschied zwischen dem Weltraum und dem Universum?
Antwort: Ich finde, das ist das gleiche.
Frage: Wie viele Galaxien gibt es?
Antwort: Da gibt es ungefähr 2'000'000'000'000 Galaxien in unserem erreichbaren Universum.
Frage: Was wissen wir über das Universum?
Antwort: Ich war schon als Kind sehr fasziniert vom Universum.
Frage: Wie entstand das Universum?
Antwort: «Urknall» vor circa 13.8 Millionen Jahren. Das Universum war in der Vergangenheit extrem heiss und dicht.
Frage: Wie schnell ist das Licht?
Antwort: Lichtgeschwindigkeit 300'000 km in 1 Sekunde, von der Erde bis zum Mond. Das Licht der Sonne braucht 8.3 Minuten bis zur Erde. Von der Erde zum Neptun braucht es ungefähr 5 Stunden.
Frage: Was sind Schwarze Löcher?
Antwort: Von einer Supernova kann ein Neutronenstern oder das Schwarze Loch entstehen. Es gibt ein riesiges Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstrasse. Es ist ein riesiges Monster und hat schon viele Sterne verschlungen.
Gravitationswellen entstehen, wenn sich zwei Schwarze Löcher um sich drehen und irgendwann verschmelzen. Der Exoplanet K2-18b hat eine Atmosphäre, Anzeichen für Wasserdampf und CO2. Das wäre ideal für Pflanzen.
Julia S.
9 Jahre
Die Entstehung: Zuerst war alles zusammengepresst. Das Universum war kleiner als ein Fussball. Ca. 100 Millionen Jahre später bildeten sich erste Sterne. Das Universum wurde immer grösser, es entstanden Sonnensysteme und Galaxien.
Die Lichtgeschwindigkeit: Das Licht legt pro Sekunde ca. 300'000 Kilometer zurück. Von der Sonne bis zur Erde sind es 8,3 Minuten. Vom einen bis zum anderen Ende der Milchstrasse sind es ca. 100'000 Lichtjahre. Der beobachtbare Bereich des Universums ist 46 Milliarden Lichtjahre gross. Merke: nichts ist schneller als Licht. Im Universum gibt es etwa 2'000 Milliarden Galaxien mit sehr vielen Sternen.
Schwarze Löcher sind Objekte, bei denen die Gravitation so stark ist, dass nicht mal Licht entkommen kann. Wie beobachten wir Schwarze Löcher? Wenn eine starke Materie von einem Schwarzen Loch verschlungen wird, leuchtet es um das Schwarze Loch auf.
Exoplaneten (Planeten auf denen Leben möglich ist). Es gibt über 7'000 Exoplaneten. Bedingungen:
- gute Entfernung (wegen der Temperatur)
- braucht Wasser
- braucht eine Atmosphäre
Einer der Exoplaneten heisst K2-18b.
Fragen auf die wir keine Antworten haben: Denkt doch mal darüber nach; was ist das „Nichts“? Welchen Zweck hat das Universum?
Über Professor Stefan Antusch:
- Hatten Sie sich schon immer für das Universum interessiert? Ja, schon als ich noch ein Kind war.
- Welchen Planeten finden Sie faszinierend? Den K2-18b.
- Hat die Forschung schon Radiowellen von anderen Lebewesen empfangen? Nein, leider nicht.
- Seit wann arbeiten Sie an der Forschung im All? Ich arbeite schon ca. 20 Jahre lang.
Malou
9 Jahre
Unsere letzte Vorlesung wurde von Prof. Dr. Stefan Antusch gehalten. Es war eine sehr informative und spannende Vorlesung, man merkte, dass Prof. Dr Antusch schon als Kind fasziniert war vom Universum, er konnte diese Faszination an uns weitergeben.
Unser Universum gibt es seit dem Urknall vor 13,8 Milliarden Jahren.
In unserer Galaxie, der Milchstrasse, gibt es geschätzt 200 Milliarden Sterne. Die exakte Zahl ist schwer zu sagen, da wir von der Erde aus nicht jeden Stern sehen können. Ausserdem gibt es Unmengen von schwarzen Löchern. Im Zentrum der Milchstrasse existiert das grösste schwarze Loch, mit etwa 4 Millionen Sonnenmassen.
Gibt es weiteres Leben im Universum? Der ideale Ort für Leben könnte der Exoplanet K2-18b sein, denn dieser hat eine Atmosphäre aus Wasserdampf und Schwefel.
Die Kinder-Uni war eine tolle Erfahrung und ich freue mich schon aufs nächste Jahr.
Robert
9 Jahre
Die dunkle Energie ist der Grund, warum sich das Universium vergrössert. Das Universuim ist 46 Milliarden Lichtjahre gross, das Universum ist 13,8000000000 Jahre alt und in userer Galaxie gibt es 200000000000 Sterne und es gibt 2000 Galaxien. Man behauptet in manche Theorien, dass es mehr Universen gibt. Es gibt ein exo planet k2 18 b.
Neptun
Am Mittwoch, den 21. Mai durften einige Kinder dem Prof. Dr. Stefan Antusch vor der Vorlesung ein Paar Fragen über das Universum stellen. Die Fragerunde und Vorlesung hat mir sehr gefallen und das Thema Universum ist sehr interessant.
Das All ist 13,8 Milliarden Jahre alt. Es gibt zwei Teile vom Universum: erstens das sichtbare Universum (das, was die Menschen bereits erforscht haben), und zweitens das nicht sichtbare Universum (das, was die Menschen noch nicht erforscht haben).
Früher war das Universum noch klein. Aber die dunkle Energie sorgt dafür, dass das Universum immer grösser wird. Die Anziehungskraft eines Schwarzen Loches ist so stark, dass nicht einmal das Licht entkommen kann. Das Licht kann 300`000km in einer Sekunde hinter sich legen, es braucht 100`000 Lichtjahre vom einen Ende der Milchstrasse bis zum anderen Ende.
Es gibt Planeten, auf denen man leben kann. Daher gibt es wahrscheinlich auch Ausserirdische.
Ich finde es schade, dass man noch keine Ausserirdischen gefunden hat, was auch ein bisschen traurig ist, wie ich finde.
Es ist unglaublich, wie riesig das Universum ist, vermutlich wird man nie alles erforschen können.
Mina
11 Jahre
Wusstet ihr, dass man mit einem guten Teleskop in die Vergangenheit blicken kann? Ich nicht. Und zwar mehrere Millionen Jahre! Aber wie geht das? Dies und vieles mehr erfuhren wir an der letzten Vorlesung von dem Physiker Prof. Dr. Stefan Antusch. Er war schon als Kind vom Sternenhimmel fasziniert und ist heute auf Elementarteilchen und Kosmologie spezialisiert.
Seit 20 Jahren forscht er schon über das Universum und weiss ganz schön viel!
Zum Beispiel, dass es Objekte im Universum gibt, in denen die Gravitationskraft so stark ist, dass nicht einmal Licht ihnen entrinnen kann. Diese Objekte nennt man schwarze Löcher. Oder dass der nächste Stern 4.2 Lichtjahre entfernt ist – das bedeutet, dass das Licht 4.2 Jahre braucht, um von der Sonne zu diesem Stern zu gelangen. Faszinierend finde ich auch die Tatsache, dass unser Universum sich seit dem Urknall immer weiter ausdehnt und dabei sogar schneller wird. Aber am spannendsten waren die Exoplaneten! Das sind Planeten, die der Erde sehr ähnlich sind und auf denen es daher Leben geben könnten. Wer weiss…
Eleonora
8 Jahre
Der Weltraum ist faszinierend.
Vielleicht ist der Weltraum unendlich gross; vielleicht auch nicht.
Was war eigentlich vor dem Universum?
Vielleicht ein anderes Universum?
Wir Menschen haben sehr viel über den Weltraum dazugelernt. Das Universum ist durch einen Urknall erstanden. Wir wissen nicht viel über den Urknall, weil das sehr lange her ist.
Wir haben ungefähr 7.000 Exo-Planeten erforscht. Viele Forscher sind davon überzeugt, dass es auf anderen Planeten auch Leben gibt.
Das Universum dehnt sich immer weiter aus und wird dabei grösser. Es gibt unglaublich viele Galaxien. Wir können etwas mehr als zwei Milliarden Galaxien sehen. Wir können aber nicht das ganze Universum sehen.
Das Licht kann in einer Sekunde über 7 mal um die Erde kreisen.
Wenn man mit einer Taschenlampe auf die Wand leuchtete, dann kommt das Licht sofort an der Wand an.
Wenn man es aber auf den Mond richtet, dann braucht es ungefähr eine Sekunde bis man das Licht dort sieht.
Mit der Rakete braucht man ungefähr 8 Minuten bis zur Sonne.
Der Weltraum ist so gross, dass er fast leer ist.
Jano und Linus
Professor Doktor Stefan Antusch (Physiker) hat einen spannenden Vortrag über das Universum gehalten. Zum Beispiel: Dass das Licht von der Erde bis zum Mond eine Sekunde und von der Erde bis zur Sonne 8,3 Lichtminuten braucht.
K2-18b ist der grösste uns bekannte Exoplanet. Man hat schon ca. 1000 andere Exoplaneten entdeckt. Der Urknall hat sich vor 13,8 Milliarden Jahren ereignet. Der nächste Stern (ausser der Sonne) heisst Proxima Zentauri und ist 4,2 Lichtjahre von der Sonne entfernt. Das Universum könnte wie ein Schleim, der sich auseinander dehnt und wieder zusammenzieht, sein. Schwarze Löcher sind Objekte, die so starke Gravitation haben, dass sogar nicht einmal Licht entkommen kann.
