2.1. Der Urknall

"Am Anfang war das Wort“  ( Johannes-Evangelium)

Wort-Ursprung

In dem Bibelspruch verbergen sich beabsichtigt zahlreiche Interpretationsmöglichkeiten, die zugleich Gott zum Maß aller Dinge erklärt. Ein Gesichtspunkt wäre das Entstehen der Welt durch Gottes Wort. In der modernen Wissenschaft steht ebenfalls ein Wort für die Geburt des Universums. 1931 stellte der Theologe und Physiker Georges Lemaître die Theorie über den Anfangszustand des Universums vor und sprach von einem Ur-Atom.
In der Folgezeit war die Theorie heftig umstritten und Sir Fred Hoyle machte sich darüber lustig und sprach vom „Big Bang“ (= großer Knall). Damit war der Begriff „Urknall“ geboren und ist heut in aller Munde. Gegenwärtig wird die Urknall Theorie immer noch kontrovers diskutiert, jedoch hat sich diese Auffassung in der renommierten Wissenschaft durchgesetzt.

    Der Urknall
    Basiert auf die Erkenntnis, dass sich alle Objekte von einem Punkt aus, voneinander bewegen und ins All geschleudert wurden. Bei der trichter-
    artigen Ausdehnung bildeten sich  Galaxien, mit einer unterschiedlichen Anzahl von Sonnensystemen. Sie sind bestrebt den 
Urknalleffekt umzukehren
    und durch abkühlen den Urzustand wiederherzustellen. Wegen der ungleichen Geschwindigkeit von Größe und Substanz der Galaxien, wird unsere
   
Milchstraßen Galaxie in ein paar Milliarden Jahren mit der benachbarten Andromeda Galaxie  zusammenstoßen.

 

Intensive Forschungen haben inzwischen die Ur-Knall Theorie mit Fakten untermauert. Trotz der atomphysikalischen Beweisführung bleibt die Ur-Knall-These eine Hypothese. Es gibt allerdings keinen besseren Erklärungsversuch, der die Entstehung des Weltalls erklären könnte.

Entstehung aus dem Nichts

Ein jeder kennt das Wunder der Geburt eines Menschen, oder wie aus einem kleinen Samenkorn etwas entsteht. Oder wie aus den Grundbestandteilen Mehl, Milch und Eier köstliche Kuchen gebacken werden können. Hier verbinden sich Pulver und Flüssigkeit und werden durch Wärme zu einem festen schmackhaften Gebilde. Es sind die vielfältigen alltäglichen Vorgänge, die für uns sichtbar etwas entstehen lassen. Doch wie sieht es mit den unsichtbaren Teilchen aus?
Erinnern Sie sich an den Chemieunterricht!

Speziell meine ich das Periodensystem der Elemente. Im einfachen System sind 118 und im erweiterten System 218 Elemente angeordnet.
Die Chemiker kennen noch eine Vielzahl von weiteren Stoffen, die bislang noch nicht eingeordnet werden konnten.

Merksatz:  Ein chemisches Element ist die Sammelbezeichnung für alle Atomarten mit derselben Anzahl an Protonen im Atomkern. Somit haben alle Atome eines chemischen Elements dieselbe Kernladungszahl (auch Ordnungszahl genannt).
Die Elemente werden im Periodensystem nach steigender Kernladungszahl angeordnet.

Atomverbindungen

Solche Atomelemente, chemische Stoffe, sind beispielsweise Sauerstoff = O, Wasserstoff =H, oder Eisen = Fe.
Diese Arten von kleinsten Teilchen, die auf Erden vorkommen, gehen in der Regel Stoffverbindungen ein.
Wasser (H2O) geht aus der Verbindung von Wasserstoff und Sauerstoff hervor, und aus Natrium und Chlor entsteht Salz (NaCl).

Die beiden Beispiele verkörpern einfache Verbindungen. Viel komplizierter wird es bei vielschichtigeren und anderen Arten von Verbindungen.
Die Wissenschaft unterscheidet zunächst einmal anorganische und organische Verbindungen. Informativ dazu, einen kleinen allgemeinen Überblick in Kurzform.

Anorganische Verbindungen:

1. Molekulare Verbindungen: sind nichtmetallische Verbindungen und haben einen niedrigen Siedepunkt und sind Nichtleiter (Isolatoren). 
    Beisp.: Wasser, Zucker, Kohlensäure, Methangas

2. Ionische Verbindungen ⇒ sind Salze, die aus Kat-Ionen und An-Ionen bestehen und bilden bei nicht metallischen Abläufen Oxide
    (mit O2), Sulfide (m. S)  oder Fluoride, Chloride oder Nitride (m. N), Carbide (m. C) und Hydride (m. H). Nicht selten kommt bei
    solchen Reaktionsabläufen Sauerstoff als drittes Element hinzu und bildet u.a. Sulfate und Nitrate. Typischer sind die Ionen-
    Verbindungen aus Metall- und Nichtmetallatomen, wie Eisenoxid  (umgangssprachlich =Rost), Kalziumsulfat (Gips), aber auch
     Natriumchlorid (Salz).

3. Intermetallische Verbindungen, auch Legierungen genannt ⇒ bilden sich aus der Reaktion von zwei Metallen.  
    Typische Beisp.: Bronze (Cu4Sn) und Messing (CuZn)

4. Komplexe Verbindungen ⇒ Verbindungen einer höheren Ordnung (Komplexe) bilden sich meist aus Reaktionen von Buntmetallen 
    und Molekülen
    mit freien Elektronenpaaren heraus. Beisp.: Blutfarbstoff Hämoglobin aus Eisen-II-Ionen.

Anorganische Verbindungen treten auf der Erde in binärer, ternärer und quaternärer Form auf und meint die Anzahl der beteiligten
chemischen Elemente.

Binär = zwei Elemente --> Chlorwasserstoff (HCl), Natriumfluorid (NaF) und Wasser (H2O)
Ternär = drei Elemente --> Natriumcarbonat (Na2CO3) = Natrium, Kohlenstoff, Sauerstoff
Quaternär = vier Elemente --> Kaliumhydrogencarbonat (KHCO3)

Organische Verbindungen
Molekulare Verbindungen werden als organisch bezeichnet, in denen Kohlen- und Wasserstoff die Grundlage bilden. In solchen Kohlenwasserstoffgerüsten befinden
sich oft weitere Atomgruppen, die die Eigenschaften der organischen Verbindung beeinflussen.

Dem Kohlenstoffgerüst entsprechend werden organische Verbindungen unterteilt in:
1. aliphatische Kohlenwasserstoffe (grie.: aleiphar = fettig): Methan, Propan, Buten
2. aromatische Kohlenwasserstoffe (entspricht Duft, Würze): Benzol, Xylol, Toluol
3. Heterocyclen = sind Verbindungsketten mit Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel, sie sind unter anderem bedeutend für die DNA Struktur
4. biochemische Verbindungen sind Alkaloide, Aminosäuren, Kohlenhydrate, Proteine, Steroide, Terpene, Vitamine u.s.w.
   Diese Reaktionsverbindungen sind die Basis des Lebens, der Entstehung der Pflanzen und Tierwelt auf der Erde

Organische Verbindungen werden zudem in funktionelle Gruppen eingeteilt, die im Prinzip einen selbstständigen Entwicklungsprozess nähren. Diese Gruppen sind:
1. Sauerstoff- und Hydroxyverbindungen

2. Stickstoffverbindungen (Amine, Amide, Nitroverbindungen, Nitrile)
3. Schwefelverbindungen (Alkanthiole, Sulfide und Disulfide, Sulfone, Thiosäure)
4. Phosphorverbindungen (Phosphate, Phosphine)
5. Metallorganische Verbindungen (Essigsäure, Chlorophyll, Hämoglobin) 

Beispiel einer organischen Zusammensetzung
Organismen komplett chemisch darzustellen käme mitunter einer Sisyphos Arbeit gleich.
In der nachfolgenden Tabelle sind die Elemente aufgelistet die in 100g Reis enthalten sind.  

Mineralstoffe
Vitamine
Aminosäuren
Hauptbestandteile
Natrium            4 mg
Kalium          100 mg
Magnesium     30 mg
Calcium            6 mg
Phosphor       115 mg
Mangan             0,9     mg
Kupfer               0,2     mg
Zink                   0,975 mg
Eisen                  0,845 mg
Selen                  0,007 mg
Thiamin (Vit. B1)  460 µg
Riboflavin (Vit. B2) 30 µg
Nicotinsäure ( B3) 1300 µg
Pantothensäure (B5) 630 µg
Folsäure                   11 µg
Vitamin E              185 µg
Arginin1                    570 mg
Histidin1                   170 mg
Isoleucin            340 mg
Leucin                660 mg
Lysin                  290 mg
Methionin          170 mg
Phenylalanin      390 mg
Threonin             280 mg
Tryptophan           90 mg
Tyrosin               260 mg
Valin                  490 mg
Wasser                12,9 g
Eiweiß                   6,8 g

Fett                        0,6 g
Kohlenhydrate     77,8 g
Ballaststoffe           1,4 g
Mineralstoffe          0,5 g

Die Liste der Hauptbestandteile müsste nun noch weiter aufgeschlüsselt werden, sind aber teilweise in den schon erwähnten Mineralstoffen, Vitaminen und
Aminosäuren enthalten. Allein eine Kohlehydratkette umfasst diese Formel: n C6H12O6 -> C6nH10n+2O5n+1+(n-1) H2O

Der zuckerähnliche Stoff ist eine Kombination aus Kohlen-, Wasser- und Sauerstoff.
Wie kompliziert so eine Analyse erst einmal für ein Lebewesen ist, lässt sich sicherlich erahnen. Für Organismen gibt es daher die Biologie und Biochemie, die den Aufbau eines Lebewesens logisch strukturiert und ihr kleinstes Teilchen die Zelle nennt. Genau genommen ist eine Zelle eine Verbindung aus Atomen, die durch spezifische Reaktionsprozesse sich selbstständig entwickeln kann. Im Gegensatz zu einem Granitstein sind Pflanzen und Tiere so konstruiert, dass sie
lockere sich ausbreitende Gebilde formen. Sie wachsen heran, erfüllen ihren Zweck und sterben dann schließlich.

                                            Die Explosion

Nach dem Urknall wuchs unser Universum heran, war aber keine organische Reaktion oder vielleicht doch? Zumindest gibt es Parallelen. Betrachten wir zunächst ein einfaches Atommodell (Rutherfordsches Modell). Im Atomkern (Rot) befindet sich in der Regel ein kompliziertes Gebilde aus positiven Protonen und Neutronen, dass durch einen Kernmantel begrenzt wird. Um den Atomkern herum schwirren negativ geladene Elektroden, die ebenso eine Hülle abschließt. Solche Kleinteilchen fliegen nun überall umher und unterscheiden sich in der Anzahl der positiv und negativ geladenen Teilchen.
Im Weltall gibt es nun besonders viele. Am Anfang war das Wort und in der Wissenschaft heißt es „Urknall“. 
Aufgrund der geladenen Teilchen besitzt ein Atom spezifische Eigenschaften. Sie basieren auf das Wechselspiel der Elementarteilchen. Sie sind letztendlich der Auslöser einer Reaktion. Solche verursachenden Kleinstelemente werden Quarks und Leptonen genannt, die man als Unruheherd eines Atoms bezeichnen kann. Ein gereiztes Atom expandiert, in deren Folge sich eine Kettenreaktion anschließt. Es bilden sich Stoffverbindungen, die wiederum mit anderen Atomen oder Verbindungen verschmelzen oder Gruppierungen bilden.

Vergleichbar wäre es, wenn Sie sich in einer fremden Stadt auf einem Rockkonzert befinden würden. Als Quarks gehen Sie durch die Ansammlung von Menschen und von den meisten Personen nehmen Sie in der Regel gar keine Notiz. Durch Ihre spezifischen Emotionen fallen Ihnen aber bestimmte Leute auf. Obwohl Sie niemanden kennen, baut sich ein Gefühl mit einer klaren Wertung auf. Sie würden die Nähe zu bestimmten Personen Leptonen suchen und dagegen zu anderen Leptonen auf Distanz gehen, weil diese bei Ihnen ein Angstgefühl erzeugen. Es genügt nun ein Impuls oder Funke, der in der Elementensuppe eine Reaktion auslöst. Sie bändeln bei einer Frau an, sehen aber nicht ihren Freund in der Nähe oder ein versehentlicher Schubser empfindet ein Rocker als Provokation. In beiden Fällen kann sich dadurch eine Schlägerei entwickeln, welche Unbeteiligte mit einbezieht. Hinzu kommt, dass jeder den besten Blick zur Bühne haben möchte. Somit wird gedrängelt, geschoben und gerempelt, und vor der Bühne entsteht ein gebündeltes Konfliktpotenzial. Schnell können hier nichtige Anlässe außer Kontrolle geraten. Der Urknall selbst entspräche einer Massenpanik. Bei einem Rockkonzert könnte eine Explosion oder eine andere gefährliche Situation auf der Bühne diesen Effekt auslösen. Durch eine existenzielle Bedrohung versuchen sich alle, von diesem Gefahrenpunkt fortzubewegen. Panisch kommt es zu überstürzten Handlungen, bei der sich jeder unberechenbar verhält. Der Selbsterhaltungstrieb kennt keine Logik, sondern nur rücksichtlose Lebenserhaltung.
Unbeteiligte werden mit- oder umgerissen, überrannt oder schlagen sich den Weg frei. Von einem Punkt (Bühne) bewegt sich alles aus der Gefahrenzone heraus und verursacht einzelne Handlungszentren (Schlägereien, Auseinandersetzungen) und in der panischen Streuung werden nun Unbeteiligte (außerhalb des Konzertes) mit hineingerissen. Beispielweise, entstehen nahe dem Konzertgelände, auf der Straße in der Stadt, durch Flüchtende neue Konfliktfelder und bewirken unabhängige
Kettenreaktionen (z.B.: durch Auffahrunfälle von Fahrzeugen).Der Urknall entspricht einer solchen Massenpanik. Nichts anderes geschah im Universum. In der Elementensuppe wurden Atomen dicht zusammengezogen bzw.
gepresst, wodurch sich das eingequetschte Ur-Atom nur durch eine Explosion befreien konnte. Nach Ansicht der Wissenschaft erfolgte eine trichterartige Reaktionskette. Demnach muss das auslösende Atom einseitig auf eine Barriere gestoßen sein oder im luftleeren Weltall funktionieren Detonationen anders. Bei einer Explosion auf der Erde breitet sich der Druck in allen freien Richtungen aus. Der Urknall soll aber eine tellerartige Welle erzeugt haben, dessen Strahlung
die Elementensuppe zum reagieren brachte und sich Reaktionsherde bildeten.       

Galaxien bilden sich  
(Bild - NASA-Vortsellungen / Quelle: de.wikipedia.org  )
Der Urknall hat ein unendliches Chaos ausgelöst. Elemente verbanden sich zu Gas- und Staubwolken,  woraus die verschiedensten Objekte (Ansammlungen) entstanden. Neben Meteoriten formen sich Sonnen und Planeten heraus, denen eine spezifische Grundordnung fehlte. Stellen Sie sich einen LKW mit Glasmüll vor. Der gesamte Müll wird vor ihren Füßen ausgeschüttet und Sie erhalten den Auftrag das Glas zu sortieren. Was Sie zunächst benötigen ist eine Herangehensweise. Damit Sie einen Plan entwickeln können, teilen Sie den Berg in kleinere Haufen (Galaxien) auf. Die Menge ist demnach übersichtlicher geworden und Sie sondern jetzt die Großteile heraus. In der Regel sind es heile Flaschen oder Gläser (Sonnen), zu denen Sie jetzt die größeren Scherben sortieren. Es empfiehlt sich dabei ähnliche Fragmente (Planeten, Monde) nach Farbe oder Art des Glases den unbeschädigten Flaschen und Gläser zuzuordnen. In einer dritten Auswahl legen Sie Scherben (Asteroidengürtel) zusammen, die nur noch farblich zueinander passen. Die letzten übrig bleibenden Glassplitter fegen Sie auf eine Schaufel und entsorgen den Müll in einem Eimer (Schwarzes Loch).
Ähnliches passiert ebenso im Weltall. Das Universum strebt nach einen geordneten Zustand, um dann den Urzustand wieder herzustellen.
Es bindet Gruppierungen von Elementen (Gaswolken, Elementestaub, Meteoriten, Sonnensysteme u.ä.) in eine gigantische Galaxie. In deren Mittelpunkt befindet sich das Schwarze Loch, dass wie ein Staubsauger fungiert und tote oder nicht mehr benötigte Materie eliminiert. Das können mitunter ganze Sonnensysteme sein. Die Galaxien treten dabei in unterschiedlichen Größen und Formen auf. Die zu unserem Sonnensystem gehörende Galaxie nennt sich Milchstraße. 


Name: Milchstraße:  Den Namen Milchstraße trägt unser Sternsystem, da es von der Erde aus betrachtet, wie ein quer über das Firmament gesetzter milchiger Pinselstrich erscheint. Dass dieses weiße Band sich in Wirklichkeit aus Milliarden von Sternen zusammensetzt, wurde erst 1609 von Galileo Galilei erkannt, der die Erscheinung als Erster durch ein Fernrohr betrachtete. (Quelle: Wikipedia.de )  
Empfehlung: siehe unter Google Bilder: Milchstraße mit unserer Sonne


Mit dem Urknall vor 13,7 Milliarden Jahre ist weder die Bildung neuer Sonnen noch die von Galaxien abgeschlossen. Es wird immer wieder Reaktionsabläufe geben mit einer gewissen Eigendynamik. Die Neubildungen stehen allerdings nur noch im entferntesten Sinne mit dem eigentlichen Urknall in Verbindung. Zudem bewegen sich die Galaxien unterschiedlich. Wissenschaftler konnten die Bewegung von Sternen (Sonnen) messen.
Beispielsweise wird unsere Galaxie mit der benachbarten und langsameren Andromeda Galaxie zusammenstoßen. Bisher errechnete eine Computeranimation
eine mögliche Kollision in etwa drei Milliarden Jahren. Ein Zusammenprall dürfte heftige Reaktionen hervorrufen. Wie die meisten Galaxien ist unsere Milchstraße ein tellerartiges Gebilde mit einem spiralförmigen Strudel. Hierin liegt der Grund für die Energie niederer Materie, die Staub und Gase in höherer Form (Sonnensystem) bindet. Zugleich stützt die Scheibenform die Urknallthese, von der trichterförmigen Ausbreitung.
Im Prinzip funktioniert galaktische Entwicklung, wie ein Kochvorgang. Nur wenn der Sud zur Soße gerührt (Strudel) wird, kann sie den vollen Geschmack entfalten und brennt nicht an. In so einem Strudel lassen sich Substanzen besser vermengen. In der Galaxie ist das 
Schwarzen Loch dafür zuständig.  
Mit dem Auftrag Materie in den Urzustand (dem Nichts) zurückzusetzen, saugen Schwarze Löcher tote Objekte auf und wandeln sie um. Bislang ist aber nicht sicher, inwiefern das Aufsaugen einen endgültigen Effekt hat. Statt Materie zu vernichten, könnte sie genauso gut Atomstrukturen wieder aufbereiten oder die Energie in Parallelwelten befördern. Die Erkenntnisse über Schwarze Löcher sind derzeit spekulativ, was auch für die Parallelwelten gilt. Genau genommen steht allerdings die gesamte Urknalltheorie auf sehr wackeligen Füssen. T
rotz einer gewissen Logik bleiben viele Fragen offen.
Wie groß ist unser Universum und gibt es noch andere (Parallelwelten)? Warum nur ein Urknall? Könnte nicht
ein weiterer Knall so einen gigantischen Effekt auslösen? Oder sind die Galaxien durch Folgeexplosion entstanden? Letztendlich kann nur hypothetisch anhand von Erkenntnissen eine logische Theorie entwickelt werden, doch ob sie stimmt, steht in den Sternen. 

Hauptformen von Galaxien

1. Elliptische Galaxien haben keine besonderen Unterstrukturen. Die Linien gleicher Helligkeit besitzen die Form einer Ellipse und haben 
    einen gleichmäßigen Helligkeitsabfall von innen nach außen.
Sie beinhalten nahezu keine Gase und daher tendiert ihre Sternentstehungs-
    rate gegen null.

2. Lentikuläre (linsenförmige) Galaxien haben einen Kern, der dem der Spiralgalaxien entspricht, ihre galaktische Scheibe enthält jedoch
    keine Spiralarme, sondern ist etwa gleichmäßig hell.

3. Spiralgalaxien haben einen sphäroidischen Kern und davon ausgehende Spiralarme, die in einer flachen Scheibenkomponente liegen.

4. Balkenspiralgalaxien haben vom Zentrum ausgehend einen langen Balken, an dem sich dann die Spiralarme anschließen. Ebenso wie 
    die Spiralgalaxien werden sie mit zunehmender Ausprägung des 
Kerns und Öffnung ihrer Spiralarme in Klassen unterteilt. Bei unserer 
    Galaxis
handelt es sich wahrscheinlich um eine Balkenspiralgalaxie.

5. Irreguläre (unregelmäßige) Galaxien haben weder Spiralarme noch eine elliptische Form. Sie sind in der Mitte leuchtschwacher als
    elliptische und Spiralgalaxien. Zu dieser Gruppe gehören meistens 
Zwerggalaxien.

Des weiteren gibt es unbedeutende Abarten:
- Zwerggalaxien
- Wechselwirkende Galaxien ( Polarring,  Gezeiten)
- Starbustgalaxien
- Aktive Galaxien ( Radio G., Seyfert G., Lacertae Objekte, Quasare )

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