Kartierung des kosmischen Netzwerks

0:00 Willkommen zu einer neuen Folge von Schlafreise durch das Universum, deinem Podcast zum Entspannen, Loslassen und lernen. Kennst du schon unsere anderen Podcastreihen wie Schlafreise durch vergessene Welten oder Wissensreise durch die Geschichte Schlafreise durch die Kartierung des kosmischen Netzwerks, Die unsichtbare Architektur des Universums stell dir vor.

0:28 Du könntest das gesamte Universum aus einer Perspektive betrachten, die uns Menschen normalerweise verwehrt bleibt, nicht die einzelnen Sterne oder Galaxien, sondern die großräumige Struktur des Kosmos selbst. Heute nehme ich dich mit auf eine Reise durch die größten Strukturen, die wir kennen, durch ein gewaltiges kosmisches Netzwerk aus filamenten, Knoten und Leerräumen.

0:57 Das sich über Milliarden Lichtjahre erstreckt. Lass uns gemeinsam schweben durch die Architektur der Schöpfung, durch jene Muster, die entstanden, als das Universum noch jung war und die bis heute die Verteilung aller Materie im Kosmos bestimmen. Dies ist die Geschichte davon, wie Wissenschaftler das Unsichtbare sichtbar machten und entdeckten, dass das Universum einer gigantischen Schwammstruktur gleicht. Wenn wir in einer klaren Nacht zum Himmel schauen, sehen wir Tausende von Sternen.

1:32 Mit einem Teleskop erkennen wir, dass viele dieser Lichtpunkte tatsächlich ferne Galaxien sind, jede ein Heimat für hunderte Milliarden Sterne. Doch lange Zeit fragten sich Astronomen, ob diese Galaxien zufällig im Raum verteilt sind oder ob es eine zugrundeliegende Ordnung gibt. Die erste Galaxienkartierung begann bereits in den 1900 20er Jahren, als Edwin Hubble nachwies, dass viele Nebel tatsächlich eigenständige Galaxien außerhalb der Milchstraße sind. In den folgenden Jahrzehnten sammelten Astronomen Positionsdaten von immer mehr Galaxien, doch erst in den 1900 80er Jahren.

2:17 Mit dem Aufkommen leistungsfähiger Computer und digitaler Detektoren wurde es möglich, 10 Tausende von Galaxien systematisch zu kartieren. Der Durchbruch kam 1986 mit der Veröffentlichung einer Studie von Valerie de La Parant, Margaret Gellar und John Hughkra vom Harvard Smithsonian Center for Astrophysics.

2:44 Sie kartierten die dreidimensionale Verteilung von etwa 1100 Galaxien und entdeckten etwas Erstaunliches. Die Galaxien waren nicht gleichmäßig verteilt, sondern bildeten große zusammenhängende Strukturen, die wie Seifenblasen oder Waben aussahen. Zwischen diesen Strukturen lagen riesige Leerräume, sogenannte Voits.

3:11 In denen fast keine Galaxien zu finden waren. Diese Entdeckung revolutionierte unser Verständnis des Kosmos. Das Universum besitzt eine großräumige Struktur, ein kosmisches Netzwerk, das oft als kosmisches Gerüst oder Cosmic Web bezeichnet wird. Dieses Netzwerk besteht aus mehreren Komponenten, filamenten, Knoten, Wänden und Voits. Filamente sind lange fadenartige Strukturen aus Galaxien, die sich über hunderte Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie enthalten die meisten Galaxien im Universum und bilden die Hauptstränge des kosmischen Netzwerks an den Kreuzungspunkten dieser Filamente befinden sich Knoten, dichte, Ansammlungen von Galaxien, die wir als Galaxienhaufen kennen.

4:03 Diese Haufen können Tausende von Galaxien enthalten und gehören zu den Massereichsten gebundenen Strukturen im Universum. Wände oder Cheats sind zweidimensionale Strukturen, flache Ansammlungen von Galaxien, die oft Filamente verbinden, sie können sich über Milliarden Lichtjahre erstrecken, sind aber relativ dünn in der dritten Dimension die Slone Great Wall entdeckt 2003.

4:32 Ist eine solche Struktur mit einer Länge von etwa 1,37 o Milliarden Lichtjahren zwischen all diesen Strukturen liegen die Voids, riesige Leerräume mit sehr geringer Galaxiendichte. Diese Voids können 100 bis 400000000 Lichtjahre Durchmesser haben, sie sind nicht vollkommen leer, enthalten aber nur wenige, meist kleine Galaxien. Der größte bekannte Void ist der Boethes Void entdeckt 1981 mit einem Durchmesser von etwa 330000000 Lichtjahren. Um zu verstehen, wie diese Strukturen entstanden, müssen wir zurück zum Urknall reisen, vor etwa 13,8 Milliarden Jahren, unmittelbar nach dem Urknall, war das Universum extrem heiß und dicht, ein Plasma aus Elementarteilchen. Doch bereits in diesen ersten

5:31 Momenten gab es winzige Dichteschwankungen, Quantenfluktuationen, die während der kosmischen Inflation aufgebläht wurden. Diese Dichteschwankungen waren nur etwa ein hunderttausendstel Prozent, aber sie reichten aus, um die Grundlage für alle späteren Strukturen zu legen, Regionen mit etwas höherer Dichte zogen durch ihre Gravitation mehr Materie an. Während Regionen mit geringerer Dichte Materie verloren, dieser Prozess, bekannt als gravitative Instabilität, verstärkte sich über Milliarden von Jahren, etwa 380000 Jahre nach dem Urknall war das Universum ausreichend abgekühlt, damit Elektronen und Protonen sich zu neutralen Wasserstoffatomen verbinden konnten.

6:22 In diesem Moment wurde das Universum transparent. Für Photonen das Licht aus dieser Epoche können wir heute als kosmische Hintergrundstrahlung beobachten. Eine fast perfekt gleichmäßige Mikrowellenstrahlung aus allen Richtungen des Himmels. Doch diese Strahlung ist nicht vollkommen gleichmäßig, präzisionsmessungen von Satelliten wie Kobe de BM, AP und Planck enthüllten winzige Temperaturschwankungen von etwa einem hunderttausendstel Grad.

6:56 Diese Schwankungen entsprechen genau den Dichtefluktuationen, aus denen später Galaxien und Galaxienhaufen entstanden. Die Karte der kosmischen Hintergrundstrahlung ist gewissermaßen der Bauplan des Universums, ein Babyfoto des Kosmos im Alter von nur 380000 Jahren. Nach dieser Rekombinationsepoche begann das dunkle Zeitalter, eine Phase von etwa 100 bis 200000000 Jahren, in der das Universum mit neutralem Wasserstoff gefüllt war, aber noch keine Sterne leuchteten. Gravitation arbeitete unermüdlich daran, Materie in den dichteren Regionen zu konzentrieren. Die ersten Strukturen, die sich bildeten, waren relativ klein mit Massen von etwa einer 1000000 Sonnenmassen. In diesen Strukturen konnte Gas

7:50 kollabieren und die ersten Sterne entzünden die Sterne der Population 3. Diese Ursterne waren massiv heiß und kurzlebig. Ihre ultraviolette Strahlung begann, den umgebenden Wasserstoff zu raonisieren, wodurch die Raonisationsepoche begann. Diese Phase dauerte von etwa 150000000 bis eine Milliarde Jahre nach dem Urknall, während dieser Zeit fusionierten kleinere Strukturen zu größeren, dieser hierarchische Aufbau ist ein Kernprinzip der Strukturbildung im Universum.

8:31 Kleine Galaxien verschmolzen zu größeren. Diese bildeten Gruppen, Gruppen vereinigten sich zu Haufen und Haufen ordneten sich entlang von Filamenten an. Dieser Prozess setzt sich bis heute fort, wenn auch langsamer als in der Frühzeit des Universums. Die Computersimulationen dieses Prozesses gehören zu den komplexesten wissenschaftlichen Berechnungen überhaupt.

9:00 Die Millennium Simulation, durchgeführt 2005, verfolgte die Bewegung von über 10 Milliarden Teilchen über die gesamte Geschichte des Universums. Das Ergebnis war verblüffend, die simulierte Verteilung der Materie glich exakt der beobachteten Struktur des kosmischen Netzwerks, noch beeindruckender war die illustris Simulation von 2014.

9:28 Die nicht nur dunkle Materie, sondern auch normales Gas, Sternentstehung, Schwarze Löcher und Rückkopplungseffekte berücksichtigte. Diese Simulation reproduzierte die Eigenschaften realer Galaxien mit bemerkenswerter Genauigkeit und zeigte, wie das kosmische Netzwerk über 13 Milliarden Jahre evolvierte doch wie kartieren Astronomen tatsächlich das kosmische Netzwerk?

9:56 Die Herausforderung liegt darin, nicht nur die Position von Galaxien am Himmel zu bestimmen, sondern auch ihre Entfernung. Dafür nutzen Sie das Phänomen der kosmischen Rotverschiebung aufgrund der Expansion des Universums bewegen sich ferne Galaxien von uns weg und ihr Licht wird zu längeren röteren Wellenlängen verschoben, die. Die Größe dieser Rotverschiebung bezeichnet mit dem Symbol C, hängt direkt von der Entfernung ab, indem Astronomen das Spektrum von Millionen Galaxien aufnehmen und ihre Rotverschiebung messen, können sie eine dreidimensionale Karte des Universums erstellen.

10:39 Der Sloane Digital Sky Survey, kurz SDSS, begonnen 2000 kartierte über 3000000 Galaxien und 120000 Quasare und schuf die bis dahin detaillierteste Karte der kosmischen Struktur. Nachfolgeprojekte, wie Boss der Barion Oszillation, Spectros Comic Survey und Ibos erweiterten diese Kartierung auf noch größere Entfernungen. Daisy, das Dark Energy SPECTROSCOPIC Instrument, das 2021 seine Arbeit aufnahm, wird voraussichtlich 35000000 Galaxien und 2,4 Millionen Quasare kartieren und damit die größte dreidimensionale Karte des Universums erstellen. Diese Kartierungen dienen nicht nur dazu, die Struktur des Universums zu verstehen, sondern auch um fundamentale kosmologische Parameter zu bestimmen. Eine der wichtigsten ersten

11:40 Entdeckungen war der Nachweis von Baryonischen akustischen Oszillationen, kurz Bao. Diese Oszillationen sind dichte Wellen, die sich durch das frühe Universum ausbreiteten und eine charakteristische Längenskala in der Materieverteilung hinterließen. Die Bao Längenskala beträgt etwa 490000000 Lichtjahre und dient als kosmisches Lineal.

12:08 In dem Astronomen messen, wie groß diese Längenskala bei verschiedenen Rotverschiebungen erscheint, können sie die Expansionsgeschichte des Universums rekonstruieren und die Eigenschaften der dunklen Energie untersuchen. Dunkle Energie ist jene geheimnisvolle Kraft, die die Expansion des Universums beschleunigt, sie macht etwa 68% der Gesamtenergie des Universums aus.

12:37 Doch ihre Natur ist weitgehend unbekannt. Die Kartierung des kosmischen Netzwerks liefert entscheidende Hinweise darauf, wie dunkle Energie im Laufe der kosmischen Geschichte gewirkt hat. Dunkle Materie, die etwa 27% der Gesamtmaterie ausmacht, spielt eine ebenso wichtige Rolle, sie interagiert nicht mit Licht, sondern nur über Gravitation.

13:03 Das kosmische Netzwerk ist im Wesentlichen ein Netzwerk aus dunkler Materie, entlang dessen Fäden sich normale Materie ansammelt und Galaxien bildet. Die sichtbaren Galaxien sind gewissermaßen die Lichter, die das unsichtbare Gerüst der dunklen Materie markieren. Gravitationslinsen bieten eine weitere Methode, das kosmische Netzwerk zu kartieren.

13:28 Massereiche Strukturen wie Galaxienhaufen krümmen die Raumzeit und wirken wie gigantische Linsen, die das Licht dahinterliegender Galaxien verzerren. Durch die Analyse dieser Verzerrungen können Astronomen die Verteilung der dunklen Materie kartieren, auch in den Filamenten zwischen Galaxienhaufen.

13:50 Die bisher größten Strukturen, die wir kennen, sind superclusters Ansammlungen von Galaxienhaufen, die sich über hunderte Millionen Lichtjahre erstrecken, der Laniakea Supercluster, zu dem auch unsere Milchstraße gehört, wurde 2014 identifiziert. Er hat einen Durchmesser von etwa 520000000 Lichtjahren und enthält ungefähr 100000 Galaxien mit einer Gesamtmasse von etwa 100 Billiarden Sonnenmassen.

14:23 Der Name Laniakea stammt aus dem hawaiianischen und bedeutet unermesslicher Himmel. Im Zentrum dieses Superclusters liegt der Great Attractor, eine gravitative Anomalie, die Tausende von Galaxien anzieht, einschließlich unserer eigenen Milchstraße. Wir bewegen uns mit etwa 600 Kilometern pro Sekunde in Richtung dieser Region, noch größer ist der Chappley Supercluster, etwa 650000000 Lichtjahre entfernt, die massereichste Konzentration von Galaxien im nahen Universum. Die Hercules Corona Borealis Great Wall mit einer geschätzten Länge von etwa 10 Milliarden Lichtjahren könnte die größte bekannte Struktur im Universum sein, obwohl ihre Existenz umstritten bleibt.

15:15 Diese gigantischen Strukturen werfen Fragen auf über die Grenzen der Strukturbildung im Universum. Nach dem kosmologischen Prinzip sollte das Universum auf großen Skalen homogen und isotrop sein, also gleichmäßig und richtungsunabhängig Strukturen wie die Hercules Corona Boreales Great Wall scheinen an der Grenze dessen zu liegen, was mit diesem Prinzip vereinbar ist. Die Kartierung des kosmischen Netzwerks hilft uns auch zu verstehen, wie Galaxien evolvieren. Galaxien in dichten Umgebungen wie in Galaxienhaufen durchlaufen andere Entwicklungen als solche Infilamenten oder Voids.

16:01 In Haufen sind Galaxien häufig elliptisch und rot mit wenig Sternentstehung, da ihr Gas durch Wechselwirkungen mit dem heißen intergalaktischen Medium entfernt wurde. Galaxieninfilamenten zeigen eine größere Vielfalt. Hier finden wir sowohl spiralförmige, sternbildende Galaxien als auch elliptische Galaxien.

16:27 Die Umgebung beeinflusst, wie schnell Galaxien Gas verbrauchen und neue Sterne bilden. In Voith hingegen finden wir hauptsächlich kleine, isolierte Galaxien mit niedriger Masse und aktiver Sternentstehung. Das intergalaktische Medium, das Gas zwischen den Galaxien, ist ebenfalls Teil des kosmischen Netzwerks. Etwa die Hälfte der baryonischen Materie, also der normalen Materie aus Protonen und Neutronen, befindet sich nicht in Galaxien, sondern in diesem diffusen Gas. In den Filamenten ist dieses Gas auf Temperaturen von 100000 bis 10000000 Kelvin erhitzt und strahlt schwach im Röntgenbereich.

17:14 Der Sunyaev seldovic Effekt bietet eine Möglichkeit, dieses heiße Gas zu detektieren, wenn Photonen der kosmischen Hintergrundstrahlung durch heißes Gas wandern, werden sie durch inverse Komtenstreuung zu höheren Energien verschoben. Dieser Effekt wurde genutzt, um Gas in Galaxienhaufen und sogar in einigen Filamenten nachzuweisen.

17:39 Die Zukunft der kosmischen Kartierung verspricht noch detailliertere Einblicke. Das Euklid Weltraumteleskop gestartet 2023 wird die Formen und Rotverschiebungen von Milliarden Galaxien messen, um die dreidimensionale Verteilung der Materie über ein Drittel des Himmels zu kartieren. Das Vera C. Rubin Observatory in Chile wird ab 2025 den gesamten südlichen Himmel alle paar Nächte durchmustern und zeitliche Veränderungen sowie extrem schwache Strukturen entdecken. Das Square Kilometer Array, ein Radioteleskop Netzwerk, das derzeit in Australien und Südafrika gebaut wird, wird die Verteilung von neutralem Wasserstoff im Universum kartieren.

18:31 Wasserstoff ist das häufigste Element und ein ausgezeichneter Tracer der kosmischen Struktur. Mit SK werden wir das kosmische Netzwerk bis in die Epoche der Raionisation zurückverfolgen können, während wir durch diese gewaltigen Strukturen schweben, durch Filamente, die Milliarden Lichtjahre lang sind, durch Voith. So groß, dass Hunderte Milchstraßen darin Platz hätten. Gewinnen wir eine Perspektive auf unseren Platz im Kosmos. Unsere Milchstraße ist nur eine unter hunderten Milliarden Galaxien, eingebettet in das kosmische Netzwerk, geformt durch Kräfte, die vor Milliarden von Jahren in Gang gesetzt wurden, doch in dieser unvorstellbaren Weite gibt es einen Punkt von besonderer Bedeutung, unsere Erde. Ein kleiner blauer Planet, der

19:27 um einen durchschnittlichen Stern in einer gewöhnlichen Galaxie kreist. Von der Perspektive des kosmischen Netzwerks aus ist die Erde unsichtbar, unbedeutend, ein Staubkorn auf einem Faden eines riesigen Geflechts. Und doch ist dieser Planet alles, was wir haben. Während das Universum Strukturen von unvorstellbarer Größe formt, während Galaxienhaufen verschmelzen und Filamente sich über Äonen erstrecken, gedeiht auf der Erde leben in einer Vielfalt und Komplexität, die wir nirgendwo sonst im Kosmos gefunden haben. Das kosmische Netzwerk erinnert uns daran, dass alles verbunden ist, dass die Materie, aus der wir bestehen. Teil eines größeren Ganzen ist, das sich über das gesamte Universum erstreckt.

20:21 Die Elemente in unseren Körpern wurden in Sternen geschmiedet, die vor Milliarden Jahren explodierten, die Strukturen, die wir kartieren, entstanden aus denselben fundamentalen Prozessen, die letztendlich auch uns hervorbrachten, die Erde ist unsere Heimat in diesem gewaltigen Netzwerk, ein Ort. Wo die Bedingungen perfekt sind für Leben, für Bewusstsein, für Staunen. Während wir das Universum kartieren und seine Geheimnisse enthüllen, sollten wir nie vergessen, wie kostbar und einzigartig unser Planet ist.

20:59 In der Unendlichkeit des kosmischen Geflechts ist die Erde der einzige Ort, den wir mit Sicherheit als lebendig kennen. Das. Mögen diese Erkenntnisse uns demütig machen und uns inspirieren, unsere Heimatwelt zu schätzen und zu schützen. Das Universum ist voller Wunder, von den kleinsten Quantenfluktuationen bis zu den größten kosmischen Strukturen.

21:25 Doch das größte Wunder von allem ist das Leben selbst, fragil und kostbar hier auf unserem blauen Planeten, eingebettet in das ewige kosmische Netzwerk. Lass diese Gedanken sanft verklingen, während du zur Ruhe kommst. Getragen von dem Wissen, dass wir Teil von etwas Größerem sind und zugleich Hüter von etwas Einzigartigem.

21:51 Claude ist eine KI und kann Fehler machen bitte überprüfe die Antworten.