Gastbeitrag des Autors Peter Shaver: Cosmic Time Scales

Anmerkung des Herausgebers: Peter Shaver ist der Autor des neuen Buches "Cosmic Heritage – Evolution vom Urknall zum bewussten Leben". Hier erfahren Sie, wie Sie eine Kopie gewinnen können!

Das Universum hat eine Reihe unterschiedlicher Phasen durchlaufen. Der erste Teil der ersten Sekunde ist spekulativ, aber die Physik des letzten Teils ist uns bekannt. In den ersten Minuten wurden die leichtesten Elemente (Wasserstoff und Helium) gebildet.

In den nächsten 380.000 Jahren war das Universum ein heißes (aber immer kühlendes) Plasma aus Elektronen, Kernen und Photonen. In 380.000 Jahren war es kühl genug, dass sich Elektronen und Kerne in einem als Rekombination bezeichneten Prozess zu Atomen verbinden konnten. Die Photonen wurden vom Plasma befreit und das Universum wurde zum ersten Mal transparent. Da das Universum vor der Rekombination undurchsichtig und danach transparent war, sehen wir diese Epoche als „Wand“ und sie ist als kosmischer Mikrowellenhintergrund bekannt.

Was folgte, war eine Zeit, die als „kosmische dunkle Zeitalter“ bekannt war. Das einzige Licht war das des verblassenden Nachglühens des Urknalls, und die Materie bestand aus den Urelementen und der exotischen „dunklen Materie“. Während dieser Zeit erzeugte die Gravitationsakkretion langsam aber sicher immer größere Materiekonzentrationen, und wenn diese ausreichend dicht wurden, konnten sich Kernreaktionen bilden und die ersten Sterne und Galaxien wurden geboren. Diese erleuchteten und ionisierten das Universum erneut, etwa 400 bis 500 Millionen Jahre nach dem Urknall, in der sogenannten „Reionisierungsepoche“.

Die Aktivität nahm exponentiell zu und gipfelte in der „Quasar-Epoche“ 2-4 Milliarden Jahre nach dem Urknall, einer hektischen Periode chaotischer Stern- und Galaxienbildung, Galaxienwechselwirkungen, Monsterquasaren und Radiogalaxien. Diese Aktivität begann schließlich abzunehmen, obwohl sie bis heute andauert; Die Inzidenz von Quasaren ist heute tausendmal geringer als auf dem Höhepunkt der Quasar-Epoche. Mit 13,7 Milliarden Jahren hat das Universum nun ein „würdiges Mittelalter“ erreicht.

Die „schweren Elemente“ wie Kohlenstoff und Sauerstoff, die für das Leben, wie wir es kennen, essentiell sind, werden alle in Sternen produziert, und dieser Prozess läuft seit der Entstehung der ersten Sterne ab. Jede Generation von Sternen wirft schwerere Elemente in das intergalaktische Medium aus, so dass die Häufigkeit der schweren Elemente im Laufe der Zeit aufgebaut wurde.

Zu der Zeit, als Sonne und Erde vor 4,6 Milliarden Jahren geformt wurden, hatten bereits über 8,4 Milliarden Jahre Stern- und Planetenbildung im Universum stattgefunden. Die Sternentstehung findet noch heute statt, insgesamt gab es über 13 Milliarden Jahre Stern- und Planetenbildung.

Als wir jetzt auf unseren Planeten zoomten, begann das Leben nicht lange nach der Entstehung der Erde selbst, irgendwann zwischen 3,8 und 3,5 Milliarden Jahren (bya). Aber für fast die Hälfte des Erdalters waren Mikroorganismen wie Bakterien die einzigen Lebensformen. Komplexere Lebensformen tauchten ungefähr 1-2 Bya auf. Wirbellose Tiere, die vor etwa 600 Millionen Jahren (mya) auftraten, waren die frühesten mehrzelligen Lebensformen, und Wirbeltiere traten etwa 500 mya auf. Das Leben drang ungefähr 400 mya in das Land ein. Die Dinosaurier dominierten von 240 mya bis zu ihrem Aussterben 66 mya, und dann übernahmen allmählich Säugetiere. Viele Arten kamen und gingen. Unsere nächsten lebenden Verwandten sind die Schimpansen, die sich von unserer Ahnenlinie 5-6 mya abgespalten haben; Unsere jüngeren Verwandten sind alle ausgestorben.

Es ist erstaunlich zu denken, wie kürzlich Menschen in der kosmischen Szene aufgetaucht sind. Unsere Art ist erst vor etwa 200.000 Jahren aufgetaucht, unsere Vorfahren sind erst vor 50.000 Jahren aus Afrika hervorgegangen, die Landwirtschaft hat vor 10.000 Jahren begonnen und wir haben erst seit ungefähr 100 Jahren moderne Technologie! Wir sind Neulinge im Universum.

Wir wissen jetzt, dass es Planeten gibt, die andere Sterne wie unsere Sonne umkreisen, wahrscheinlich Milliarden von ihnen allein in unserer Galaxie und Milliarden mehr in den Milliarden anderer Galaxien. Angesichts der enormen Zeitskala des Universums muss jedes Leben auf diesen Planeten Millionen oder Milliarden von Jahren mehr oder weniger fortgeschritten sein als das Leben auf der Erde. Wenn es weniger fortgeschritten ist, könnte es sicherlich nicht mit uns kommunizieren. Wenn es weiter fortgeschritten ist, wäre seine Technologie für uns wahrscheinlich völlig unkenntlich. Trotzdem sind wir im Universum wahrscheinlich nicht allein.

Natürlich decken die oben diskutierten Zeitskalen nur das „konventionelle“ Universum vom Urknall bis jetzt ab. Wenn es ein "bereits existierendes" Multiversum gab, haben wir keine Ahnung, wie weit ein "vorher" zurückreichen könnte. Und da sich die Expansion des Universums beschleunigt, kann die Zukunft des Universums in der Tat sehr lang sein: Billionen über Billionen von Jahren.

Peter Shaver promovierte in Astrophysik an der Universität von Sydney in Australien und verbrachte den größten Teil seiner Karriere als leitender Wissenschaftler am European Southern Observatory (ESO) in München. Er hat über 250 wissenschaftliche Arbeiten verfasst oder mitverfasst und sechs Bücher über Astronomie und Astrophysik herausgegeben.

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