Weltall

Astronomie: Geschichte Wichtige Daten zur Geschichte der Astronomie v. Chr. um 500 Die Pythagoreer lehren den Umlauf der Erde um einen zentralen Himmelskörper um 430 Kalenderreform des Meton (Lunisolarjahr) 382 Demokrit erklärt die Milchstraße als eine Anhäufung von Sternen 374 Mathematisch-astronomische Schule des Eudoxos 289 Aristarchas ermittelt Entfernung und Größe von Sonne und Mond 288 Eratosthenes berechnet den Erdumfang recht genau auf 39 816 km 131 Hipparchos stellt 1008 Fixsterne in einem Sternkatalog zusammen n. Chr. 153 Geozentrisches Weltsystem des Claudius Ptolemäus 1250 Planetentafeln des Alfons X. von Kastilien 1460 Erste deutsche Sternwarte in Nürnberg (Regiomontanus) 1543 Begründung des heliozentrischen Planetensystems durch N. Kopernikus 1572 Tycho Brahe beobachtet eine Supernova 1582 Papst Gregor XIII. verbessert den Kalender (gregorianischer Kalender) 1609 J. Kepler stellt das 1. und 2. Kepler'sche Gesetz auf; 1618 folgte das 3. Gesetz 1610 Entdeckung der Jupitermonde, der Sonnenflecken und des Phasenwechsels der Venus durch G. Galilei 1647 Mondkunde („Selenographia“) von J. Hevelius 1656 C. Huygens erklärt den Bau des Saturnringes und entdeckte den ersten Saturnmond 1676 Berechnung der Lichtgeschwindigkeit aus einer Verfinsterung der Jupitermonde (O. Römer) 1679 Erstes Sternverzeichnis des Südhimmels von E. Halley 1687 Gravitationsgesetz von I. Newton 1728 Entdeckung der Aberration des Lichtes (J. Bradley) 1755 Theorie über die Entwicklung des Sonnensystems von I. Kant 1781 Entdeckung des Uranus durch F. W. Herschel 1796 Theorie der Entstehung des Sonnensystems von P. S. Laplace 1821/35 Begründung der Fixsternastronomie durch F. W. Bessel 1843 Periodizität der Sonnenflecken (H. Schwabe) 1846 Entdeckung des Neptun durch J. G. Galle aufgrund von Angaben Leverriers 1852/62 „Bonner Durchmusterung“ (F. W. Argelander) 1877 Entdeckung der „Marskanäle“ durch G. V. Schiaparelli 1913 Veröffentlichung des Hertzsprung-Russell-Diagramms 1917 Bestimmung der Entfernung des Andromedanebels durch H. D. Curtis 1919 Ablenkung eines Lichtstrahls durch die Sonne (Bestätigung der Allgemeinen Relativitätstheorie, A. Eddington) 1929 Nachweis der Ausdehnung des Weltalls aus der Flucht der Spiralnebel (E. P. Hubble) 1930 Entdeckung des Planeten Pluto durch C. W. Tombaugh 1931 Messung von Radiostrahlen aus dem Weltall (K. G. Jansky) 1946 Beginn der großartigen Entwicklung der Radioastronomie 1952 J. H. Oort stellt die Spiralstruktur eines Teiles der Milchstraße fest 1958 Entdeckung des Strahlengürtels, der die Erde umgibt (Van Allen) 1962 Die US-amerikanische Venussonde Mariner 2 erreicht die Venus am 14. Dezember 1963 Entdeckung der Quasare 1965 Die US-amerikanische Marssonde Mariner 2 übermittelt Einzelheiten der Marsoberfläche 1965 Entdeckung der kosmischen Hintergrundstrahlung durch A. Penzias und R. Wilson 1966 Sowjetische Sonde Luna 10 als erster künstlicher Mondsatellit 1967 Entdeckung des ersten Pulsars durch A. Hewish 1969 Die Mondfähren von Apollo 11 und 12 landen auf dem Mond 1975 Start der Raumschiffe Viking 1 und 2, die auf dem Mars landen 1977 Start der Sonde Voyager 1 und 2, deren Flug über Jupiter (1979) und Saturn (1980) zu Uranus (1986) führt; Entdeckung von neun Uranusringen 1978 Entdeckung des Pluto-Mondes Charon durch J. W. Christy 1979 Entdeckung eines schwachen Rings um Jupiter 1986 Erforschung des Halley'schen Kometen durch die europäische Sonde Giotto; Entdeckung einer Supernova in der Magellan'schen Wolke 1988 US-amerikanische Astronomen entdecken ein 15 Mrd. Lichtjahre entferntes Sternsystem, das damit die bis dahin fernste bekannte Galaxis ist 1989 Start des Satelliten Hipparcos, der die Positionen von 120 000 Sternen präzise vermessen soll; Voyager 2 sendet Bilder von Neptuns Ringsystem und verlässt nach zwölfjähriger Reise unser Planetensystem 1990 Das Hubble-Weltraumteleskop und der Röntgensatellit ROSAT werden auf Umlaufbahnen gebracht 1993 Erfolgreiche Reparatur des Hubble-Weltraumteleskops im Orbit 1994 Einschlag der Bruchstücke des Kometen Shoemaker-Levy 9 auf Jupiter 1995 Die 1989 gestartete US-amerikanische Raumsonde Galileo erreicht im Dezember das Jupitersystem 1995/96 Entdeckung der ersten Planeten um sonnenähnliche Sterne 1997 Landung der US-amerikanischen Raumsonde Mars Pathfinder auf dem Mars 1997 Start der Saturnsonde Cassini 1998 Die US-Raumsonde Lunar Prospector findet deutliche Spuren von Wassereis auf dem Mond 1999 Die Europäische Südsternwarte entdeckt ungewöhnlich lithiumreichen Sternriesen 2000 Wissenschaftler der Europäischen Südsternwarte entdecken mit dem VLT (Very Large Telescope) eine 70 Mio. Lichtjahre entfernte Galaxie mit rund 4000 Mrd. Sternen 2001 Landung der NASA-Raumsonde NEAR Shoemaker auf dem Asteroiden Eros 2003 Letzter Funkkontakt mit der 1972 gestarteten Raumsonde Pioneer 10 in 12,2 Mrd. km Entfernung; Entdeckung des Planetoiden Sedna 2004 Die Landeroboter Opportunity und Spirit finden Beweise für die frühere Existenz von flüssigem Wasser auf dem Mars; Forscher entdecken in der Milchstraße einen 77 000 Lichtjahre langen fünften Spiralarm 2005 Landung der Huygens-Sonde auf dem Saturnmond Titan; Entdeckung von zwei kleinen Pluto-Monden mit dem Hubble-Weltraumteleskop; Hayabusa, eine japanische Raumsonde, sammelt Materialproben des Asteroiden Itokawa ein, die zur Erde gebracht werden 2006 Die Rückkehrkapsel der Raumsonde Stardust bringt erstmals Staub aus der Koma eines Kometen (Wild 2) zur Erde; Pluto verliert durch die neue Planetendefinition der IAU seinen Status als Planet und wird als Zwergplanet klassifiziert 2007 Entdeckung des ersten Dreifach-Quasars; Entdeckung des ersten erdähnlichen Planeten in 20 Lichtjahren Entfernung (Gl581 c) 2009 Internationales Jahr der Astronomie 2010 Die Raumsonde Hayabusa schickt in einer Kapsel Bodenproben vom Asteroiden Itokawa zur Erde 2011 Die Raumsonde Messenger schwenkt in eine Umlaufbahn um Merkur ein The referenced media source is missing and needs to be re-embedded. © wissenmedia/MPG Kapwolken Kapwolken Die Kapwolken, auch Magellan'sche Wolken genannt, sind zwei der Milchstraße benachbarte Sternsysteme, die als helle Wolken am südlichen Himmel erscheinen. © wissenmedia/MPG der gesamte Raum (Weltraum) mit allen darin enthaltenen Himmelskörpern. Die Erforschung des Weltalls erfolgt mit astronomischen Teleskopen, welche die Strahlung der Himmelskörper beobachten, die später analysiert und interpretiert wird. Die unmittelbare kosmische Umgebung der Erde erforschen Raumsonden und Satelliten, die auch Materialproben zur Erde brachten.

Die Erde ist Teil des Sonnensystems, das aus der Sonne und der Gesamtheit aller sie ständig umwandernden Himmelskörper (Planeten, Zwergplaneten, Planetoiden, Meteoroiden, Monde, Kometen) sowie Gas- und Staubteilchen besteht. Die Sonne ist eine heiße Gaskugel, die wie alle Sterne ihre Energie durch Kernreaktionen im Inneren erzeugt; Planeten reflektieren nur das Licht der Sonne. Die Sonne bildet mit etwa 100 Mrd. ähnl. Sternen ein scheibenförmiges System, die Milchstraße (Galaxis), mit einem Durchmesser von etwa 100 000 Lichtjahren (1 Lichtjahr entspricht etwa 9 Billiarden km), deren Zentrum alle zu ihr gehörenden Sterne umkreisen. Die relativ geringen Unterschiede in den Sternmassen – verglichen mit der Sonnenmasse – bewirken große Unterschiede in Farbe, Leuchtkraft und Lebensdauer der Sterne: Massearme Sterne sind lichtschwach, rot gefärbt und können so alt sein wie das Universum; die massereichsten Sterne leuchten hell und bläulich, existieren aber nur einige Mio. Jahre. Sie geben am Ende ihrer Lebensspanne ihr Gas in den Weltraum ab. Dort bildet es ausgedehnte Wolken aus Gas und Staub, aus denen sich immer wieder neue Sterne bilden. Die Galaxis besitzt zudem im Kernbereich eine elliptische, über 6000 Lichtjahre durchmessende Verdickung aus überwiegend alten Sternen. Eingebettet ist die Milchstraße in einen Halo aus dünn verteilten Einzelsternen und Hunderten kugelförmiger Sternhaufen.

Die Milchstraße ist Teil einer Gruppe von etwa zwei Dutzend Galaxien, von denen nur eine weitere, der Andromedanebel, ähnlich aufgebaut ist wie sie und ein spiralförmiges Muster in der Sternscheibe zeigt. Alle anderen Galaxien sind klein und elliptisch oder unregelmäßig geformt. Solche Gruppen, sog. Galaxienhaufen, sind im ganzen Weltall zu finden und enthalten oft Hunderte von Galaxien. Die Haufen ihrerseits bilden wiederum Superhaufen. Auf allen Ebenen dieser Hierarchie sind die Gruppen durch ähnliche Bewegungen im Weltall gekennzeichnet. Darstellungen des bekannten Universums zeigen, dass die Galaxien riesige leere Gebiete umgeben, wodurch das Universum einem Schwamm ähnelt.

Das Weltall entstand vor etwa 13,7 Milliarden Jahren im sog. Urknall (Big Bang) und enthielt bereits die ganze heutige Materie, zunächst in Form von Strahlung. Nach etwa 380 000 Jahren bildeten sich Atome – die Struktur des Universums war zu dieser Zeit bereits festgelegt. Seit seinem Anfang expandiert das Weltall beständig weiter. Bis vor kurzem schien unklar, wie seine weitere Entwicklung aussieht, die nach Einstein von der mittleren Materiedichte im Weltall abhängig ist. Neuere Beobachtungen der kosmischen Hintergrundstrahlung mit dem Satelliten WMAP deuten an, dass die Expansion seit einigen Jahrmilliarden immer stärker wird und niemals aufhört. In einem Endknall (Big Rip) könnten Sterne, Planeten, Moleküle und schließlich alle Teilchen von der sog. Dunklen Energie zerrissen werden.