Wenn Astronomen über die „Form“ des Universums sprechen, sprechen sie über etwas Spezifischeres als zum Beispiel, ob es sich um eine Kugel oder einen Würfel handelt. Die Allgemeine Relativitätstheorie erlaubt drei Formen oder Geometrien für das Universum. Diese sind „flach“, „geschlossen“ oder „offen“.
Es ist schwierig, sich diese Formen in Bezug auf das Universum vorzustellen, aber sie können mit einem Blatt Papier (flach), einer Kugel (geschlossen) oder einem Sattel (offen) verglichen werden.
Die Form des Universums bestimmt, ob es sich für immer ausdehnt (oder schließlich zusammenbricht) und ob es endlich oder unendlich ist. Welche Form es hat, hängt von seiner Gesamtdichte und seiner Ausdehnungsgeschwindigkeit ab.
Die bequemste Art, die Form des Universums zu bestimmen, ist die Verwendung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds (CMB), dem Relikt des Urknalls. Kleine räumliche Variationen in der Temperatur dieses schwachen Lichts werden durch Schallwellen erzeugt, die sich durch das frühe Universum bewegen.
Die tatsächliche Größe dieser heißen oder kalten Stellen kann genau berechnet und dann mit ihrer gemessenen Größe verglichen werden. Das ist, als würde man eine riesige Trigonometrie-Messung über das gesamte Universum durchführen und die Geometrie des Weltraums enthüllen.
In den vergangenen Jahrzehnten haben Astronomen die Temperaturschwankungen im CMB sehr genau gemessen. Die Ergebnisse haben mit hoher Genauigkeit gezeigt, dass die Dichte des Universums so ist, dass es sich ohne positive oder negative Krümmung in alle Richtungen ausdehnt, mit anderen Worten, das Universum ist „flach“. Dieses flache Universum ist eine Hauptkomponente des kosmologischen Standardmodells.
Es sollte darauf hingewiesen werden, dass ein flaches Universum nicht allgemein akzeptiert wird. Einige Studien haben gezeigt, dass andere Messungen, wie z. B. das Ausmaß des Gravitationslinseneffekts – wie stark der CMB durch die Schwerkraft der Materie auf seinem Weg verzerrt wird – eher mit einem geschlossenen Universum übereinstimmen.
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Gefragt von:Paul Reed, Lincoln
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- Dieser Artikel erschien zuerst in Ausgabe 373 des BBC Science Focus Magazine – Hier erfahren Sie, wie Sie sich anmelden können