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Virgo-Galaxienhaufen
Die elliptischen Galaxien M64 und M86 im Virgo-Galaxienhaufen

Am heutigen Kurstag stand das kosmologische Prinzip im Vordergrund. Es besagt, salopp ausgedrückt, das es im Universum keinen besonders ausgewiesenen Ort gibt. Und erst recht keine ‚Grenze des Weltalls‘ – obwohl der Kosmos offenbar nicht unendlich groß ist. Wie passt das alles zusammen?

Das Kosmologische Prinzip gilt für sehr große – eben kosmische – Längenskalen. Sie betragen etwa 300 Millionen Lichtjahre. In diesen Dimensionen spielen einzelne Planeten, Sterne und sogar ganze Galaxien keine Rolle. Auf diesem Maßstab sind die Galaxienhaufen und -Superhaufen organisiert; filamentartige Strukturen, welche das Universum durchziehen; ihre Einzelbestandteile sind Galaxien, Dunkle Materie und übergalaktisch große Staub- und Gasnebel.

Diese mega-galaktischen Strukturen, die an einen Schwamm erinnern, sehen in der Tat überall im Universum gleich aus – es ist quasi homogen. Auch das Aussehen dieser Strukturen, egal in welche Richtung des Universums man schaut, ist ebenfalls sehr uniform. Hier spricht man von Isotropie. Und das ist das kosmologische Prinzip: Unser Weltall ist auf großen Skalen homogen und isotrop. Nirgendwo gibt es einen Ort auf dieser Skala, wo es komplett anders ist; erst recht gibt es auch keine wahrnehmbare ‚Grenze‘ oder ‚Kante‘ des Kosmos.

Ähnlich verhält es sich mit der kosmischen Hintergrundstrahlung (oder kosmischer Mikrowellenhintergrund KMH) , die das gesamte Universum durchdringt. Sie ist ein Überbleibsel aus der Frühzeit des Universums, als es für Licht durchgängig wurde. Ursprünglich sehr heiß und kurzwellig, ist diese Strahlung aufgrund der Expansion unseres Universums nur noch als langwellige 4K-Strahlung präsent. Auch dieser KMH ist extrem homogen und isotrop; Abweichungen gibt es nur im 1/100000-Kelvin-Bereich. Auch die Ausdehnung des Universums gilt für jeden noch so weit entfernten Beobachtungsort: Jeder Beobachter würde die gleiche Expansion des Raumes zwischen den Galaxien messen.

Eng verbunden mit dem kosmologischen Prinzip ist die Grundannahme, dass überall im uns zugänglichen Universum (und vielleicht darüber hinaus?) die gleichen physikalischen Gesetze gelten. Wäre das anders, so hätten wir mit Sicherheit auf großen Skalen kein homogenes, isotropes Universum!