Die Geschichte des Universums Teil 2 von 5

2) The Stelliferous Era (Die Stellare Ära)
1 Million bis 100 Billionen Jahre nach dem Urknall (unser Zeitalter)
Die Urzeit endet, sobald das Universum etwa eine Million Jahre auf dem Buckel hat und die ersten Sterne hervorbringt. Diese Ära wird etwa 100 Billionen Jahre andauern wovon wir erst knapp 14 Milliarden Jahre hinter uns haben. In der Gegenwart sind Sterne die wichtigsten Objekte im Universum und die Quelle der meisten Energie, die in ihm erzeugt wird. Die Sonne ist ein Stern - und die Anzahl der Sterne im Universum vergleichbar mit der Anzahl von Sandkörnern in einer großen Sanddüne, etwa 10^23, eine Eins mit dreiundzwanzig Nullen. Die meiste Energie in diesem Zeitalter wird durch Kernfusion im Inneren von Sternen erzeugt. Dieser Prozess läuft auch in der Sonne ab und wird noch für etwa 7 Milliarden Jahre anhalten. Dann wird sich die Sonne in einen sog. Roten Riesen verwandeln, ihre äußere Hülle wird sich ungefähr bis auf die Erdbahn ausdehnen. Allerdings sollte man sich keine Gedanken darüber machen, was in 7 Milliarden Jahren sein wird; das Leben auf der Erde wird bereits in der halben Zeit nicht mehr möglich sein. Mit zunehmendem Alter nimmt die Größe, Helligkeit und Temperatur der Sonne stetig zu, so dass in 3,5 Milliarden Jahren ein Treibhauseffekt auf der Erde herrschen wird, der die Ozeane und die gesamte Biosphäre verdampfen lassen wird und gegen den die heutigen Klimaprobleme wie ein Spaziergang wirken [Anm.: der Mond wird sich sogar noch weit früher so weit von seiner heutigen Bahn entfernt haben, dass sich die Erdachse destabilisiert und Leben weitgehend unmöglich wird].
Es wird oft gesagt, die Sonne wäre ein Durchschnittsstern. Das ist schlicht falsch: unter den 50 nächstgelegenen Sternen ist die Sonne der viertgrößte während der durchschnittliche Stern etwa ein Viertel der Sonnenmasse besitzt. Auch bei einem Blick auf die Sternenpopulation der Milchstraße fällt auf, dass die meisten Sterne kleiner als unsere Sonne sind. Diese sog. Roten Zwerge existieren für gewöhnlich Billionen Jahre lang. Die Untergrenze für Sterne, die noch Kernfusion betreiben, liegt bei nur 8% der Sonnenmasse und 1/1.000 ihrer Helligkeit. Nach ihrer "Lebzeit" wird die Sonne, wie schon gesagt, ein Roter Riese werden, der ungefähr 100.000 Mal heller scheint als die Sonne heute - aber die Roten Zwerge werden immer etwa gleichgroß bleiben und am Ende ihrer Tage unauffällig zu Weißen Zwergen werden. Verschaffen wir uns eine Übersicht über die Sterne im Universum. Etwa die Hälfte aller stellaren Körper sind Braune Zwerge, Massen die zu leicht waren um zu echten Sternen zu werden. Diese Körper existieren Billionen Jahre und tun im Prinzip nichts. Die andere Hälfte der stellaren Körper besteht aus Sternen, die zunächst Wasserstoff, das leichteste Element, durch Kernfusion zu Helium verbrennen. Unter diesen Sternen sind die allermeisten Rote Zwerge, kleiner als unsere Sonne. Ein weitaus kleinerer Teil hat ähnliche Eigenschaften wie die Sonne - und ein noch kleinerer Teil besteht aus großen, massereichen Sternen mit einer viel kürzeren Lebzeit als die der Sonne. Jeder Stern, der mindestens 8% und höchstens 800% der Sonnenmasse besitzt (und das sind 99,7% aller Sterne) wird einmal als Weißer Zwerg enden. Auch unsere Sonne wird nach ihrer Zeit als Roter Riese, nachdem sie etwa die Hälfte ihrer Masse ins All verloren hat und der Rest etwa auf die Große der Erde zusammengeschrumpft ist, so enden. Diese künftige Sonne wird eine Dichte haben, die die der heutigen Sonne um den Faktor eine Million übersteigt.

Der größte bekannte Stern, VY Canis Majoris, wird mit seinen 30-40 Sonnenmassen in einer gewaltigen Supernova enden

Etwa 0,3% der Sterne wird ein weitaus dramatischeres Ende erleben. Diese Sterne explodieren am Ende ihrer Zeit in einer gewaltigen Supernova - und wenn eine solche Supernova explodiert gibt es zwei Möglichkeiten, was danach vom Stern übrig bleibt: ein Neutronenstern oder ein schwarzes Loch! Ersterer ist so dicht wie die Sonne, wenn man sie auf 20 Kilometer Durchmesser zusammenpressen würde. Durch die gewaltigen Druckverhältnisse und die dadurch extrem dicht gepackten Neuronen könnte man ihn fast als einen einzigen, riesigen Atomkern bezeichnen. Verkleinert und verdichtet man so ein extremes Objekt nochmal um den Faktor 3 oder 4, so erhält man ein schwarzes Loch.
Berücksichtigt man alle wichtigen Faktoren, so ergibt sich, dass eine Galaxie wie die unsere, etwa 10 Billionen Jahre die Neubildung von Sternen aufrecht erhalten kann. Das entspricht ungefähr der Lebenszeit der kleinsten und langlebigsten Sterne und gleichzeitig dem 714fachen der bisher im Universum verstrichenen Zeit. Das hat zur Folge, dass es irgendwann in der Zukunft einen scharfen Übergang zwischen einem Universum mit Sternen und einem Universum ohne Sterne geben wird. Während der 13. Kosmologischen Dekade, zur einer Zeit in der das Universum bereits 10^13 oder 10 Billionen Jahre hinter sich hat, werden die Sterne hell scheinen. Obwohl die meisten Sterne in dieser Zeit kleine Sterne sein werden wird es zu dieser Zeit kaum dunkler sein als heute: je älter ein Stern wird, desto heller scheint er.
Doch nach 10^14 oder 100 Billionen Jahren werden alle Sterne ausgebrannt sein, ihren Wasserstoff verbrannt haben
und aufhören zu scheinen. Der Milchstraße wird das Gas ausgehen, aus dem neue Sterne gebildet werden und der
ganze Sternentstehungsprozess wird zum erliegen kommen...

Die Geschichte des Universums Teil 1 von 5

Als ich vor einigen Monaten folgenden Link (http://www.fathom.com/course/10701055/sessions.html) entdeckte, kam ich aus dem Lesen nicht mehr heraus. Vieles war mir schon bekannt, manches nicht. Alles in allem jedenfalls ein extrem interessanter Text. Und wie der Zufall so will, habe ich ihn aus Gründen, die ich zum jetzigen Zeitpunkt nicht mehr weiß, alles übersetzt :D

Viel Spaß beim Lesen

1) The Primordial Era (Die Urzeit)
??? bis 3 Sekunden nach dem Urknall
Die erste Ära wird die Urzeit genannt, die im Grunde der Big Bang Theorie entspricht. Zu Beginn gab es noch keinen wirklichen Raum oder Zeit, da Raum und Zeit noch nicht ausdifferenziert waren. Auch müssten in dieser Ära die Quantentheorie und die Allgemeine Relativitätstheorie zusammengeführt werden, um das Universum zu beschreiben. Hatte das Universum ein Alter von 10^-43 Sekunden erreicht, endete diese Epoche der Quantengravitation und bestimmte Kernbildungsprozesse führten letztendlich zur eigentlichen Entstehung des Universums wie wir es kennen. In der Praxis bedeutet das, dass ein kleiner Bereich Raumzeit anfängt zu existieren und damit etwas entsteht, in dem sowohl Raum als auch Zeit definierbar sind. Von diesem Moment an begann unser Universum als Universum zu existieren.

Der Urknall war keine Explosion im Raum sondern die Entstehung des Raumes selbst und fand daher nicht an einer bestimmten Stelle im Universum statt

Zuallererst begann dieses Universum nun, mit rasender Geschwindigkeit zu expandieren. Diese Frühphase der extrem schnellen Expansion erklärt viele Eigenschaften des Universums, die wir heute beobachten können, zum Beispiel die Homogenität und Isotropie, also die gleichen Bedingungen an jedem Ort des Universums und die gleiche Strahlungsverteilung in jeder Richtung. Diese Expansionsphase (inflationary stage) fand statt, als 10^-37 Sekunden seit dem Urknall vergangen waren. In dieser frühen Phase bestand alles im Universum aus Strahlung, da sich entstehende Teilchen und Antiteilchen gegenseitig sofort nach ihrer Entstehung wieder auslöschten. Und eben zu dieser Zeit fand ein wichtiges Ereignis statt: die Entstehung von Materie. Experimente zeigen, dass bei der Erzeugung von Materie stets eine äquivalente Menge an Antimaterie entsteht. Warum existiert also ein materielles Universum? Und warum ist Antimaterie heute im Prinzip nicht mehr existent? Der Grund war eine Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie, die ihren Ursprung in der ersten Mikrosekunde des Universums hatte und zu Gunsten der Materie ausfiel. Dadurch, dass nicht mehr jedes Teilchen ein Gegenüber hatte, das es auslöschen konnte, gab es Antimaterie schon bald nicht mehr.
Doch auch Materie ist nicht unsterblich. Protonen, Kernbausteine der Atome, werden auf eine "Lebenszeit" von 10^33 Jahren geschätzt. Sind die Protonen einmal zerfallen, existiert auch keine Materie mehr. Nachdem das Universum eine Sekunde alt war, war es soweit abgekühlt, dass sich Protonen und Neutronen zu Atomkernen - wie zum Beispiel Helium - verbinden konnten. Das, was heute an Helium existiert, stammt zum allergrößten Teil aus dieser Anfangszeit des Universums, von einer Sekunde nach dem Urknall bis zur dritten Minute. Zwar produzieren auch heutige Sterne Helium, doch das Helium aus den ersten drei Minuten ist mehr, als alle Sterne, die jemals im gesamten Universum existiert haben, jemals produzieren konnten. Auch die Energie, die damals frei wurde übersteigt die, die alle Sterne im heutigen Universum erzeugen.
Diese Big Bang Theorie ist deshalb naheliegend und wahrscheinlich zutreffend, weil sich auch heute noch in der kosmischen Hintergrundstahlung ein Nachglühen dieser frühen, extrem energiereichen, dichten und heißen Phase des Universums erkennen lässt. Zwar ist die überall vorhandene Strahlung im Großen und Ganzen homogen und gleichförmig - aber doch nicht völlig. Die Unterschiede und Asymmetrien, die sich zu nur 1/100.000 vom Durchschnitt unterscheiden, lassen sich seit den 90er Jahren messen und sind möglicherweise die Vorläufer der heutigen Galaxien.

Ein paar Klarstellungen zur oft missverstandenen Evolution

Auszug aus einem Text von mir, den ich in einem Forum auf Fragen eines Gläubigen zur Evolution geschrieben habe

Ein Evolutionsbiologe möge mir auf die Finger klopfen, sollte er Fehler finden. Ich will hier keine Gegenposition zum theistischen, die Evolution verneinenden Standpunkt bilden sondern die Realität möglichst fehlerfrei abbilden. Auch erhebe ich (im Gegensatz zu anderen, größtenteils Gottesbeweise erbringenden Autoren) keinerlei Anspruch auf die Wahrheit, da die Wissenschaft niemals verifizieren sondern nur falsifizieren kann. Im Klartext bedeutet das, dass viele anerkannte Theorien wie die allgemeine Relativitätstheorie, die Quantenmechanik und auch die Evolutionstheorie nach wie vor nur Theorien sind. Ihre Gemeinsamkeit besteht in einer Vielzahl an Experimenten und Beobachtungen, die auf ihre Richtigkeit hindeuten und ein Fehlen von solchen, die sie als falsch erweisen würden. So kann man sagen, dass all diese Theorien die Wirklichkeit zwar gut abbilden und dass sich mit ihnen sogar Vorhersagen treffen lassen, sie aber nach wie vor nur Theorien sind, die ihre Gültigkeit verlieren, sobald ein Gegenbeweis erbracht werden kann.

Zur Angst vor der Evolution
Es ist durchaus verständlich, dass uns ein System, das an Komplexität kaum zu übertreffen ist und das wir noch lange lange nicht umfassend verstehen, Gefühle der Verwirrung, Überforderung und vielleicht sogar Angst einjagt. Der Mensch hat schon immer versucht, seine Umwelt möglichst umfassend zu verstehen und zu erklären. Nur hat sich die Umwelt und damit die Fragestellung geändert. Hat es früher ausgereicht, etwas vom Ackerbau, ein wenig vom Wetter und die Sternbilder zu verstehen, nehmen wir heute viel mehr von unserer Umgebung wahr. Unsere Wahrnehmung bleibt nicht auf unser Dorf oder Land beschränkt und auch nicht auf das bloße Auge. Heute sehen wir mithilfe unserer "neuen Augen" bis auf atomare Ebene in die Materie hinein, bis an die Grenzen des Sichtbares Universums hinaus, bis an den Beginn der Zeit zurück. Auch, dass sich die Wissenschaft mit der Zeit von der Kirche weitgehend gelöst hat, spielt eine Rolle.
So haben wir heute einen Blick auf das Universum, der uns eine unglaubliche Fülle an Informationen bietet, die wir noch nicht vollständig bewältigen und erklären können. Zudem ist der Anker, die Erklärung des Unerklärlichen mithilfe eines Gottes, in der Wissenschaft nicht mehr vorhanden. Logisch, dass in dem Zusammenhang Begriffe wie "bizarr" und "unheimlich" fallen.

Zu Zwischenzuständen und Endzuständen
Am einfachsten lassen sich diese Begriffe wohl ordnen, wenn wir den jetzigen Zeitpunkt nicht als den Wichtigsten betrachten sondern als einen zufällig ausgewählten Augenblick zwischen der Entstehung des Universums vor über 13 Milliarden Jahren und dessen wie auch immer geartetem Ende in wasweissichwievielen Billiarden Jahren (stellt man den Big Crunch mal als unwahrscheinlich hin). Mit dieser Betrachtungsweise kann man von "Endzuständen" im weitesten Sinne nur bei ausgestorbenen
Arten sprechen, da hier keine Weiterentwicklung mehr stattfinden kann. Aus dieser Sicht erscheint schon der Anspruch einer Spezies, die, definiert man "Mensch" großzügig, gerade einmal ein zweitausendstel der Geschichte miterlebt hat, absurd, die Zustände während eines Augenblicks des Universums als Endzustände hinzustellen.
Solange es Evolution gibt, wird jede Lebensform nur ein Zwischenstadium auf dem Weg zur nächsten sein. Auch Haie, die seit hunderten Millionen Jahren existieren, haben nicht als Hai begonnen sondern als einzelne Zelle, die aus einer zufälligen Verknüpfung organischer Moleküle hervorgegangen ist. Und auch wenn sich der Hai in den letzten Millionen Jahren im Vergleich zu den meisten anderen Lebensformen kaum verändert hat, so hat er sich doch verändert.

Die ersten haiähnlichen Arten tauchten bereits vor 400 bis 350 Millionen Jahren auf

Zum Willen zur Leistungssteigerung
Die evolutiven Vorgänge, die zur Weiterentwicklung von Lebewesen führen, würde ich nur bedingt Willen nennen. Viel passender wäre Zwang. Die Umwelt von Lebewesen bestimmt deren Entwicklung. Machen sie diese Entwicklung nicht oder zu langsam mit, bekommen sie besser angepasste Konkurrenz, sterben sie aus. Die Lebewesen, die wir heute sehen, sind kein chaotisches Zufallsprodukt sondern die besten Ergebnisse eines langen Anpassungsprozesses, der von vielen Lebewesen versucht und nur von wenigen überlebt wurde. Das, was wir heute in diversen ökologischen Nischen entdecken können ist sozusagen das “Best of Evolution”, das die Vergangenheit hervorgebracht hat.
Die Haie, Krokodile und anderen Tiere, die seit mehreren hundert Millionen Jahren kaum verändert wurden, sind schon lange recht optimal an ihre Umwelt angepasst, haben kaum oder keine Fressfeinde, die sie mit raffinierten Tricks täuschen müssten und wenig Konkurrenz um ihre Beute. Andere, scheinbar ewig unveränderte Lebewesen wie etwa manche Einzeller, haben unglaublich hohe Reproduktionsraten, extreme Anpassungsfähigkeiten an akute Umweltbedingungen (z.B. Sporenzustände mit sehr hoher Hitze- und Strahlungsresistenz bei Bazillen) und andere Mechanismen, die das Überleben in nahezu unveränderter Form über Jahrmillionen oder -milliarden ermöglicht haben. Solche, schon sehr gut angepassten Organismen, sind aus ihren ökologischen Nischen quasi nicht zu verdrängen, da sie zugewanderten oder mutierten Konkurrenten in den meisten Fällen weit voraus sind. Daher bestand nie großartig Bedarf nach umwälzenden Veränderungen.

Rückentwicklung, höhere und niedere Lebewesen
Ich würde die Evolution nie als eine "Rückentwicklung" oder "Höherentwicklung" bezeichnen sondern einfach als Anpassung und meinetwegen "Weiterentwicklung". Ich sehe Menschen nicht als "höherentwickelt" gegenüber anderen Arten. Sie sind strukturell komplexer als alle anderen Lebewesen, mehr aber auch nicht. Sollte es die Umwelt in Zukunft begünstigen, dass ein Lebewesen kleiner wird, etwa um Fressfeinden zu entgehen, "dümmer" wird, weil es seine Gehirnkapazitäten in der aktuellen Umwelt nicht zum Vorteil gebrauchen kann und diese Kapazitäten abbaut, um Energie zu sparen, aggressiver wird, z.B. um sich gegen ein konkurrierendes Lebewesen durchzusetzen... dann wird es so kommen. Anpassung, nicht Rückentwicklung.
Man kann, wenn man unbedingt möchte, evolutionäre Entwicklungen als Entwicklungen von einem "schlechteren" Zustand hin zu einem "besseren" betrachten. Allerdings NUR bezogen auf den Grad der Anpassung an die Umwelt. Hier strebt die Evolution tatsächlich auf einen Zustand zu, der möglichst optimal an seine Umwelt angepasst ist und dadurch die besten Überlebenschancen ermöglicht.
ABER: Man muss aufpassen, dass man den Grad der Anpassung nicht mit der Komplexität von Lebewesen gleichsetzt. Diese sollte völlig wertfrei betrachtet werden. Einzeller sind uns in ihrer Komplexität generell unterlegen, soviel ist klar. Allerdings sind diese Organismen meist viel besser an ihre Umwelt angepasst als der wenig spezialisierte Mensch. Als Beispiel lassen sich viele hochspezialisierte Bakterien anführen, die teilweise nur in einer kleinen Region der Erde vorkommen, an diese Nische aber unglaublich gut angepasst sind. Weniger komplex, besser angepasst. Oder umgekehrt der Mensch: komplexer, dafür weniger gut angepasst. Insofern trete ich dafür ein, dass es zwischen Lebewesen kein "besser" und "schlechter" im allgemeinen Sinne gibt.