Die Urknalltheorie des Ursprungs des Universums ist ein logisches Ergebnis der Entdeckung des Astronomen Edwin Hubble, dass sich das Universum ausdehnt. Wenn die Expansion umgekehrt werden könnte, würde sich das gesamte Universum irgendwann zu einem einzigen Punkt im Raum zusammenziehen. Wissenschaftler haben die Bedingungen und die Temperatur des Universums zu einem Zeitpunkt abgeleitet, der dieser Singularität unendlich nahe kommt, basierend auf Beobachtungen des gegenwärtigen Universums.
Die ursprüngliche Singularität
Eine Singularität ist eine Region der Raumzeit, in der Materie so eng zusammengedrückt wird, dass die durch die Allgemeine Relativitätstheorie erklärten Gravitationsgesetze zusammenbrechen. In einer Singularität ist das Raumvolumen null und seine Dichte unendlich. Eine andere Möglichkeit, dies zu sagen, ist, dass die Krümmung der Raumzeit unendlich ist. Wissenschaftler glauben, dass eine solche Singularität im Kern eines Schwarzen Lochs existiert, das auftritt, wenn eine supermassive Sonne das Ende ihrer Lebensdauer erreicht und implodiert. Die Allgemeine Relativitätstheorie verlangt auch, dass eine solche Singularität am Anfang eines expandierenden Universums existieren muss.
Der Urknall
Der Urknall ist der Moment, in dem die ursprüngliche Singularität zum Universum wurde. Basierend auf Beobachtungen weit entfernter Objekte und Messungen der kosmischen Hintergrundstrahlung haben Wissenschaftler, haben die Temperatur zur Planck-Zeit abgeleitet, die 10 Millionen Billionen Billionstel von a. beträgt zweite. Zu diesem Zeitpunkt betrug die Temperatur 100 Millionen Billionen Kelvin (180 Millionen Billionen Grad Fahrenheit). Das Universum durchlief eine Phase beschleunigter Expansion, die lange vor Ablauf einer Sekunde endete. Zu diesem Zeitpunkt war es auf eine Temperatur von 100 Milliarden Kelvin (180 Milliarden Grad Fahrenheit) abgekühlt.
Die ersten Momente der Geschichte
Ungefähr eine Sekunde nach dem Urknall war das Universum etwa 400.000 Mal so dicht wie Wasser und die Temperatur betrug 10 Milliarden Kelvin. Materie bestand hauptsächlich aus Protonen und Neutronen. Nach 13,8 Sekunden war die Temperatur auf 3 Milliarden Kelvin gefallen, und drei Minuten und 45 Sekunden später war sie auf 1 Milliarde Kelvin gefallen. An diesem Punkt begannen die Neutronen und Protonen, Heliumkerne zu bilden. Die ersten Atome entstanden erst 700.000 Jahre nach dem Urknall. Bis dahin war die Temperatur auf mehrere Tausend Kelvin gefallen, was kühl genug war, damit Protonen und Elektronen Wasserstoffatome bilden konnten.
Bestätigung der Theorie
Neben Hubbles Entdeckung, dass sich das Universum ausdehnt, die überhaupt erst zur Entwicklung der Urknalltheorie führte, gibt es noch zwei weitere Gründe, die Theorie zu akzeptieren. Zum einen sagt sie voraus, dass das zum Zeitpunkt des Urknalls gebildete Helium 25 Prozent der Masse des Universums ausmachen sollte, was Astrophysiker beobachten. Das andere ist, dass es vorhersagt, dass die Temperatur der kosmischen Hintergrundstrahlung – die Nachglühen des Urknalls – sollte 3 Grad über dem absoluten Nullpunkt liegen, und Beobachtungen haben auch bestätigte dies.
