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Materieverteilung (Wissenschaft • Astronomie • Kosmologie)

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Diskussion der Großstrukturen im Kosmos

Historisches

Bis ins 19. Jahrhundert hinein ging man von der von uralten transzendenten Vorstellungen in die Wissenschaft übernommenen Annahme der Unendlichkeit des Universums aus.

Erst zu Beginn des 19. Jahrhunderts ging ein deutscher Lehrer der Frage mit den Mitteln der Logik auf den Grund, und erkannte, dass ein unendliches Universum unendlich viele Sterne enthalten müsste und demzufolge die Erde unendlich viel Licht empfangen sollte: der Tag- und Nachthimmel wären gleich hell erleuchtet. Dies ist offenkundig nicht der Fall, also musste das Universum entweder endlich sein, oder mit optisch dichten Staubwolken erfüllt. Nach seinem Entdecker ging diese Erkenntnis als das "Olber'sche Paradoxon" in die Wissenschaftsgeschichte ein.

Im 20. Jahrhundert erkannte man, dass Medien, die derartig viel Licht verschlucken könnten, wie es die beobachtete Verdunklung des irdischen Nachthimmels erforderte, offensichtlich nirgends vorhanden waren, der Weltraum wurde als endlich erkannt, ohne dass bis auf den heutigen Tag auch nur die Frage möglich ist, was eventuell ausserhalb dieses unserer Sicht zugänglichen Weltalls existiert.

Die Verteilung der Materie

Ohne nähere Überlegung war man zunächst davon ausgegangen, dass Sterne, Galaxien und interstellare Staubwolken mehr oder weniger regellos und gleichmäßig in diesem endlichen Raum verteilt seien.

Erst mit der automatischen Durchmusterung des Himmels und unter Zuhilfenahme von Computern ist es gelungen festzustellen, dass dem nicht so ist. Die Materie bildet bekanntermassen Sterne und Staubwolken und beide zusammen wiederum Galaxien. Die Galaxien sind zu Dutzenden in Gruppen, zu Tausenden Haufen und zu Millionen in so genannten Superhaufen (engl.: cluster) konzentriert. Diese Materiekonzentrationen bilden ein Geflecht im Weltraum, dessen Zwischenräume nahezu materiefrei sind. Dieses Geflecht oder Netzwerk, das den gesamten bekannten Kosmos ausfüllt, hat im übertragenen Sinne in etwa die Struktur eines lockeren Schwammes oder besser noch die von Schaum: die Oberflächen der Blasen bilden die Anhäufungen der Galaxien, das Innere der Blasen ist leer.

Die schaumige Struktur der Materie im Universum

Abb.: Die schaumige Struktur der Materie im Universum. Computersimulation der Galaxienverteilung in einem etwa 300 Millionen Lichtjahre messenden Raumausschnitt, gesehen aus einer Entfernung von mehreren Milliarden Lichtjahren.
Verändert nach: www.agnld.uni-potsdam.de/~shw/

Ursprung der Großstrukturen im Kosmos

Der Ursprung dieser Verteilung der Materie ist noch unklar. Er muss auf den Beginn des Universums im Urknall zurückgehen, bei dem sich winzige Unregelmäßigkeiten in der Strahlungsverteilung, hervorgerufen etwa durch Interferenzen im Wellenmeer des jungen Kosmos, letztlich zu dieser Struktur entwickelt haben.

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