Zeitraffer und Zeitlupe: Wie sich das Universum entwickelt

00:00:01: Exzellent erklärt.

00:00:03: Spitzenforschung für

00:00:04: alle!

00:00:07: Also im Prinzip wollen wir verstehen, wie sich das Universum über Raum und Zeit entwickelt?

00:00:14: Natürlich haben wir das grobe Bild jetzt inzwischen relativ gut verstanden aber es ist natürlich bei vielen Sachen der Teufel steckt halt doch im Detail.

00:00:23: Das heißt wir haben vielleicht einen großen Überblick und wir kennen viele Details aber wie jetzt wirklich alles im Detall funktioniert soweit sind wir dann

00:00:30: noch nicht.

00:00:32: In der Simulation kann man wirklich so ein bisschen Gott spielen.

00:00:36: Man kann damit versuchen, rauszufinden welche Prozesse besonders wichtig sind zum Beispiel für die Entwicklung von Galaxien.

00:00:47: Herzlich willkommen bei excellent erklärt Spitzenforschung für alle!

00:00:51: Lasst uns heute mal in die Sterne schauen.

00:00:53: Legt den Kopf in den Nacken Blick nach oben.

00:00:56: Was könnt ihr sehen?

00:00:58: Ich erinnere mich an ein besonders faszinierendes Erlebnis.

00:01:01: Da war ich mit meinem Vater in Armenien, mit dem Kleinbus und einer Gruppe unterwegs weit und breit keine größere Stadt.

00:01:09: Und bei einer Pause vertraten wir uns die Beine, aßen einen Sandwich und blickten nach oben – und dort ganz klar zu sehen, war die Milchstraße!

00:01:18: Das gehört auf jeden Fall zu den schönsten Dingen, die ich je gesehen habe… und ja...ich weiß..die Milchstrasse ist kein Ding, aber ihr wisst das ich meine!

00:01:28: Heute spreche ich mit zwei Menschen, die den Blick ins All zu ihrem Leben gemacht haben.

00:01:32: Ich war virtuell am Cluster Diniverse zu Gast – unser dynamisches Universum!

00:01:38: Das ist ein Zusammenschluss der Universitäten Köln und Bonn sowie weiterer wichtiger Partner darunter das Max Planck-Institut für Radioastronomie.

00:01:48: Dieses Cluster verbindet Beobachtungen, Experimentsimulation und künstliche Intelligenz um die grundlegendsten Fragen in der Astronomie zu beantworten.

00:01:58: Stefanie Walch-Gassner ist Professorin an der Universität Köln und Leiterin der Arbeitsgruppe für Theoretische Astrophysik.

00:02:07: Also im Prinzip wollen wir verstehen, wie sich das Universum über Raum und Zeit entwickelt.

00:02:13: Und dabei untersuchen wir Prozesse auf allen Zeitskalen.

00:02:18: Wir gehen wirklich von ultraschnell rotierenden dichten Neutronensternen die sich auf Millisekunden-Zeitskalle um sich selber drehen zu Sternexplosionen Die auf Zeitskalen von Sekunden bis Minuten ablaufen bis hin zur Entstehung von Planeten und neuen Sonnen.

00:02:36: die dauern dann so Millionen Jahre, viele Millionen Jahre bis hin zur Entwicklung von Galaxien über mehrere Milliarden Jahre.

00:02:44: Und unser Ziel ist es, die physikalischen Prozesse und Mechanismen zu identifizieren und zu verstehen, die Veränderungen antreiben um daraus ein konsistentes Bild zu entwickeln wie sich der Kosmos über die Zeit entwickelt hat.

00:03:01: Damit wir uns das besser vorstellen können, haben sich die Forschenden ein gutes Bild überlegt.

00:03:06: Sie beschreiben ihre Forschung wie einen Film und wie jeder Film spielt sich dieser an verschiedenen Orten des Geschehens ab.

00:03:14: Unsere Szenerie ist das Universum an sich Und die unterschiedlichen Phasen Die das Universium insbesondere in seinem frühen Stadion durchlaufen hat sind eben die Szenenbilder sozusagen auf wessen Hintergrund dann die Entstehung von Galaxien und Sternen abläuft.

00:03:32: Man kann sich die Galaxie vielleicht so wie die Schauspieler vorstellen in dem Film, die leben über die quasi gesamte Lebensdauer des Films werden erst geboren und entwickeln sich weiter und bringen Licht ins Universum im buchstäblichen Sinn weil die ganzen Votonen also das Licht im Universum kommt von den Sternen die darin entstanden sind.

00:03:53: Und wir benutzen dieses Bild so eines Zeitraffers, der uns erlaubt diese Milliarden Jahre lange Entwicklung zusammen zu puzzeln.

00:04:03: Die kurzzeitigen Phänomene wie z.B.

00:04:06: Sternexplosionen sind wichtige Entwicklungen die sehr energiereich und daher sehr wirksam sind und die Handlung des Films und die Umgebung nachhaltig beeinflussen.

00:04:18: Das heißt aber momentan hätte der Film noch ein paar schwarze Flecken oder?

00:04:23: Genau, der Film hat einige schwarze Flecken.

00:04:25: Zum einen ist Astrophysik ja wirklich eine Entdeckungswissenschaft.

00:04:30: Wir benutzen nicht nur die Augen um das Universum zu entdecken also das sichtbare Licht sondern alle uns zur Verfügung stehenden Wellenlängen.

00:04:41: Und insbesondere im Radiobereich wird gerade ein neues sehr großes Teleskop gebaut, das Square Kilometer Array was in Südafrika stehen wird.

00:04:50: mit dem können wir neue Wellen Längen erschließen und deswegen auch ganz neue Phänomene entdecken.

00:04:56: Uns wurden zum Beispiel in den letzten Jahren also weniger als eine Dekade hier neue Objekte entdeckt.

00:05:03: Das sind zb so Bereiche, wo wir noch ganz viel nicht wissen und wo wir wirklich neue Sachen entdecken wollen.

00:05:11: Zum anderen ist es auch so dass wir erst jetzt in der Lage sind ins frühe Universum zu blicken mit höherer Auflösung und auch mit den neuen

00:05:19: Teleskopen.".

00:05:20: Und Teleskop ist das Stichwort für meinen zweiten Gast!

00:05:24: Ja hallo ich bin Dominik Riechers Ich bin ein Professor für Experimentalphysik an der Universität zu Köln Und ich forsche an Galaxien-Entwicklungen sowohl mit Beobachtungen als auch mit dem Bau von Instrumenten und Teleskopen, um genau die Sachen zu erforschen.

00:05:41: Wie gut sind denn die Teleskope, die man heute so hat?

00:05:44: Und wie schnell geht da die Entwicklung voran?

00:05:46: Die Teleskoppe, die wir heute sind natürlich komplett unvergleichbar mit zudem was man vor dreißig, fünfzig oder längere Jahren oder länger Zeit hatte.

00:05:55: Ein typisches Teleskopprojekt ist mindestens zehn Jahre, typischerweise zwanzig bis dreißzig Jahre.

00:06:00: Das heißt, dass es der Fabrik eine Großentellerkarriere mit das nächste große Ding zu entwickeln.

00:06:05: Und da freut man sich dann halt sehr lange drauf und in den ersten Daten kommen ist man natürlich immer sehr gespannt ob das Ganze auch wirklich hält wases versprochen hat in der Entwicklung.

00:06:16: Aber das sind wirklich hoch technologische Instrumente, die um größten Ordnung besser sind als sie das selbst vor fünf bis zehn Jahren waren.

00:06:23: Mit jeder Generation kommt ein Quantensprung, wo man dann noch mal von der Zehn alles besser machen kann, als man es früher konnte und dann die Sachen besser verstehen kann.

00:06:33: Zum Beispiel?

00:06:34: Was kann man mit den heutigen Teleskopen sehen, was man jetzt mit den alten von vor dreißig Jahren nicht sehen konnte?

00:06:40: Genau, wenn wir jetzt mal alt zum Beispiel das Hubble Telescope nennen was für die nicht so ganz Jungen von uns nicht unbedingt ein altes Teleskop ist.

00:06:47: Dann konnte man damit zum Beispiel Galaxien im frühen Universum schon sehen aber nur bis zu einem gewissen Zeitbereich zurück.

00:06:55: und jetzt kommt er als James Webb Teleskop was zurzeit fliegt was die Galaxien bis zu deutlich führenden Zeitpunkten beobachten kann.

00:07:02: Und selbst mit allen Daten, die ihr mit Hubble genommen habt über dreißig Jahre, haben wir Voraussagen getroffen ... Über die Galaxis, die früher existiert haben sollten, die James Web dann vollständig gezeigt hat ist nicht so.

00:07:14: und das heißt selbst mit riesigen Datenmengen hierfür schon hatten überrascht uns das Universum immer noch.

00:07:18: Das ist jetzt ein Beispiel dafür.

00:07:20: Es gibt andere Beispiele im Suppelinterbereich wie das Alma Telescope und das SeaCat Feeze Telescope, was wir jetzt in der chilenischen Wüste bauen.

00:07:28: Da gibt es andere Beispiele für, aber die Natur ist nicht immer so wie man's denkt und oft sogar nicht.

00:07:34: Die chilenische Wüste, die berühmte Atacama-Wüste haben wir bestimmt alle schon mal gehört.

00:07:40: Warum ist die nur perfekt geeignet für Sternwarten?

00:07:43: Ich dachte als Erstes daran, dass es dort sehr dunkel ist – anders als in der Nähe einer Großstadt!

00:07:49: Aber das ist nicht der einzige Grund.

00:07:51: Was am wichtigsten ist, ist eigentlich die Transparenz der Atmosphäre.

00:07:54: Man will irgendwo hingehen, wo man möglichst wenig Atmosphere zwischen sich und den astronomischen Objekten hat.

00:08:01: Die Beobachtungsfähigen, die man auf der Erde sucht sind im Prinzip die, die so nah wie möglich am Weltraum sind.

00:08:07: Weil wir brauchen die Atmosphase als Menschen zu überleben aber für Astronomen ist das im Prinzip Hindernis weil da es halt viel Licht was von außen kommt einfach blockiert oder abschwächt und dementsprechend deutlich schwieriger macht zu beobachten.

00:08:18: Zur Erklärung Es geht hier nicht um Teleskope, die wir durchschauen können.

00:08:23: Sondern zum Beispiel um Radioteleskope und die Radiowellen kommen bei besonders dünneren Atmosphäre leichter durch ohne Störungen.

00:08:32: Die Sternwarte, die ich gleich im Kopf hatte waren viele große weiße Schüsseln auf einem Hochplato.

00:08:38: Der Großteil davon ist dieses Alma-Teleskop.

00:08:41: Das sind halt an sich sechsundsechzig Teleskopen zusammengeschaltet.

00:08:45: Das heißt, dass man sehr scharfe Aufnahmen machen kann.

00:08:48: Allerdings von sehr kleinere Regionen am Himmel.

00:08:50: und dann gibt es noch eine andere Art von Teleskopen die halt nicht so eine hohe Auflösung hat, die aber sehr große Bereiche im Himmel kattieren kann sehr schnell.

00:08:57: Und in Prinzip hat man Komplementen von diesen zwei Arten von Teleskopem mit dem er beobachtet zum einen halt um zu sehen was ist überhaupt da draußen?

00:09:05: Am Himmel oder zum anderen was passiert im Detail?

00:09:08: Und das hat man zusätzlich auch noch bei verschiedenen Wellen denken.

00:09:10: Das heißt, es gibt Teleskope im visuellen Bereich.

00:09:13: Es gibt Teleskop in Infrarot-Bereichen und Teleskop im sogenannten Submillimeterbereich wie z. B. das Almateleskop.

00:09:19: Das hängt da lichtbar verschiedene Energien auf und zeigt uns zum Beispiel verschiedene Phänomene, die in Versung passieren.

00:09:26: Deswegen brauchen wir auch so viele.

00:09:27: Man kann sich hier mit einem machen!

00:09:30: Was ist denn besser?

00:09:31: die fliegenden, also Hubble und Co.

00:09:33: oder die stationär sind?

00:09:35: Oder kann man das so nicht sagen, weil sie unterschiedliche Zwecke erfüllen?

00:09:39: Also generell kann man sagen wenn man auch ein Teleskop wie Alma in den Weltraum schießen könnte dann würde man das tun.

00:09:46: Das Ding ist allerdings, dass es einen sechsensechtigen Teleskop bei zwölf Meter groß gibt.

00:09:50: leider kein Raketen, die so groß sind.

00:09:54: Piratentfirmen, die das in den USA machen, kann da keine hochschießen.

00:09:58: Die Satelliten-Teleskope sind sehr mächtig, allerdings haben sie eine endliche Größe und sind davon, dass das Thema so teuer ist, was auch noch Rolle spielen kann.

00:10:09: Dann hat man diese hochtechnologischen Instrumente und muss entscheiden, wer damit forschen darf.

00:10:15: Das eben erwähnte ALMA wird von verschiedenen Konsortien in Europa, Nordamerika und Asien zusammen mit Chile betrieben.

00:10:24: Dann muss man sich als Forschender sozusagen um Zeit bewerben.

00:10:28: Tausend achthundert Vorschläge gehen dann jedes Jahr ein und natürlich gehen manche auch leer aus.

00:10:34: Da gibt es noch die andere Art von Teleskopen, wo sich dann verschiedene Gruppen zusammentun, um das zu bauen.

00:10:40: Und dass ist dann eine Regel an Konsortien vor Universitäten, wo man da im Prinzip die gesamte Zeit hat und diese ganze Zeit investiert, um halt gewisse Sachen zu machen, die man sonst nicht machen könnte.

00:10:50: Man kann sich vorstellen bei tausend Proposals kriegt man vielleicht ein paar Stunden Beobachtungszeit im gesamten Jahr.

00:10:56: Wenn wir jetzt was machen möchte, was ein paar Tausend Stunden braucht, dann muss man davon eigentlich das Teleskop bauen.

00:11:00: in der Regel und da kann man oft natürlich auch noch Sachen nicht machen mit Teleskopen die halt allgemein zugänglich sind sondern wenn man spezifisch etwas machen möchte muss man dafür oft halt ein spezifikes Instrument und Teleskop bauen um genau diese Sachen machen zu können.

00:11:14: Das heißt es gibt diese zwei verschiedenen Wege um zu beobachten.

00:11:19: Das ist ja schon die perfekte Überleitung.

00:11:20: Was baut ihr denn da gerade?

00:11:23: Genau, also was wir jetzt bauen und wie heißt das sind wir in der Universität zu Köln und die Uni Bonn mit einer Beteiligung von der Max-Blanke Gesellschaft hier in Deutschland Und dann der Cornell Universität in den USA und einigen kanadischen Universitäten, das heißt wir haben so einen Konsortium von anderen Universitäten.

00:11:39: Wir bauen halt im Achille neues Teleskop was in der Nähe von dem Alma-Teleskop ist.

00:11:44: Dieses Teleskop heisst SeaCat oder Fiest.

00:11:47: Heißt das Teleskop selber, das Strat Young Supplementa Teleskop Und die Idee hier ist, dass das ein Teleskop ist was sehr guter Gebrinn ist große Himmelsdurchmustung zu machen.

00:11:58: Das heißt es kann halt sehr oft den gesamten Südhimmel dem man von Chila aus sieht abscannen und macht dann das Ganze dann über fünf Jahre um den gesamnten Himmel zu kartieren mit großer Empfindlichkeit um halt auch schwache Objekte zu sehen aber auch um zu sehen ob Objektes sich verändern mit der Zeit.

00:12:14: Na ja das sieht man dann wenn Himmel das öfter in sich anguckt.

00:12:17: dann sieht das Objekt sich zu verändern scheinen.

00:12:20: Und der Unterschied zum Arma-Teleskop ist, dass das Arma Teleskop ist auf ungefähr fünftausend Meter.

00:12:24: Das ist so ein Plateau in der Atkama Wüste wo das halt steht.

00:12:28: Unser Teleskop is noch mal sechshundert Meter höher, auf fünftauseinsexunder Meter Höhe.

00:12:32: Das klingt jetzt erst wenn ich nach viel unterscheide allerdings so dass die Atmosphäre in ihrer sagen wir dicke... exponentiell abnimmt.

00:12:40: D.h.,

00:12:41: dass die Erwartungsbedingungen selbst bei den Sechstund Meter größer und höher deutlich besser sind, als sie das bei fünftausend Metern sind.

00:12:48: Wir können damit Wellenlängenbereiche erschließen, die selbst mit allem sehr schwierig sind und dadurch neue Phänomene untersuchen, die man sonst nur im Weltraum machen

00:12:57: kann.".

00:12:58: Sind es auch wieder viele zusammengeschaltet?

00:13:01: Nee, das ist ein Teleskop.

00:13:02: Allerdings was da dann besonders ist, dass es halt ein sehr großes Gesichtsfeld hat.

00:13:06: Das heißt, das kann man nicht so vorstellen... ...dass wenn's zum Himmel guckt, hat eine sehr große Region auf einmal sieht und auf einmal aufnehmen kann.

00:13:14: Denn das Einmal-Teleskop kann halt in ne sehr kleine Regionen aufnehmen mit hohem Detail.

00:13:19: allerdings um das zu beobachten, was wir im Prinzip mit einem mal beobachten, müsste das Einmerteleskop im Prinzip zehntausend Mal seine Position verändern und dann die verschiedenen Positionen kartieren.

00:13:32: Das heißt, wir sind im Prinzip Zehntausendmal schnell auf was die Fläche angeht.

00:13:36: den Preis, den wir bezahlen ist das wir nicht die Auflösung haben wie Alma hat.

00:13:39: Und das ist halt damit sehr komplementär dass wir die Großen durch Musterung machen und dann damit wissen eine Bestandsachwahr macht was am Himmel isst und mit Teleskopen wie Alma hinterher gucken können was wirklich ein Detail in der interessantesten Region passiert.

00:13:53: Das ist so der Unterschied zwischen den beiden.

00:13:57: Aber diese Höhe, die spürt man doch selber dann auch sehr krass oder?

00:14:02: Ja ja das ist nicht so ganz angenehm für den Menschen.

00:14:05: Wir gehen auch weil der Atmosphäre dünn ist aber für einen Menschen ist es nicht besonders freundlich.

00:14:10: und dass auch das Besondere auf fünftausend sechshundert Meter, weil selbst auf fünftausend Meter Höhe kann man sich noch anpassen und einigermaßen atmen.

00:14:17: Auf fünftaussechsdottmeter Höhe können wir nur mit dem Sauerstoffgerät unterwegs sein Man mit einem Atmen nicht mehr genug Sauerstoff im Blut produzieren kann, um wirklich da rumzulaufen.

00:14:28: Genauer, so dass man sehr aufpasst und auch wenn man hoch fährt vorher keinen Kaffee trickt in den Arm früher kein Alkohol trinken das sind Fehler die gerne gemacht werden.

00:14:35: wo die Leute dann oben umkippen genau was heißt da muss man noch gesund leben ein bisschen die Tage wenn man da ist um auch wirklich ausnutzen zu können

00:14:44: Und den Champagner erst danach wieder unten köpfen sozusagen wenn alles geklappt hat?

00:14:49: Genau!

00:14:50: Das ist angebracht.

00:14:52: Das neue Teleskop kann Studien von unserer eigenen Milchstraße machen, von Sternen-Entstehungsregionen in unserer Milchstrasse bis hin zur gesamten Entwicklungsgeschichte des Universums.

00:15:04: Der Teil der mich am meisten interessiert längerfristig ist eine Periode im frühen Universum, die hat angefangen so etwas wie dreihundert Millionen Jahre nach dem Urknall und hat geendet sowas wie ne Milliarde Jahre nachdem.

00:15:15: Urknal für diejenigen das nicht wissen als Universums für dreizigem acht Milliarden Jahre alt.

00:15:21: Babyzeit des Universums.

00:15:23: Und das ist im Prinzip die Periode, in der halt die ersten Galaxien entstehen und dann auch das Universum an sich vollständig verändern.

00:15:31: Da kommt es zu einer deutlichen Veränderung im Universum als Universum zum ersten Mal transparent würden.

00:15:37: Transparent heißt hier dass das Licht was wir halt visuell beobachten können von Ferngalaxien zu uns kommen kann weil nichts dazwischen ist was das Licht absorbiert.

00:15:46: Und das ist was, was die Galaxien im frühen Universum gemacht haben.

00:15:49: Die haben halt das Gas, was im Universum existiert.

00:15:52: Wir nennen es ionisiert,

00:15:53: d.h.,

00:15:53: uns das Universum transparent gemacht durch die Strahlung, die von den Sternen in diesen Galaxieren ausgestrahlt wird.

00:15:59: D.h.

00:15:59: wir versuchen sowohl zu verstehen, wie diese ersten Galaxier aussahnen und sich dann zu dem entwickelt haben, was wir heute als Galaxie sehen, aber zum anderen versuchen auch zu verstehen dieser Entwicklung dieses Universums Transparenz zu machen, diese sogenannte Reionisation des Universums auf großen Skalen zu verstehen.

00:16:17: Und das ist das vor dieses Teleskop, was jetzt Bordengroßenbeitrag leisten wird in den nächsten fünf bis zehn Jahren.

00:16:22: Kann man Teleskope wirklich immer noch besser machen oder ist irgendwo eine Grenze?

00:16:28: Zur Zeit ist es noch so, aber die Frage ist, bis zu welchen Zeitpunkt lohnt sich das?

00:16:34: Man kann z.B.

00:16:34: jetzt einmal angucken, das ist ein X-Sächsig-Teleskop und man kann die Zahl zum Beispiel noch verdoppeln oder verzehnt wachen.

00:16:40: Da wird das Teleskop noch deutlich besser.

00:16:42: aber es muss natürlich jedes Mal fragen wie viel Wissenschaft gewinnt man auch dadurch dass man das tut?

00:16:46: Es gibt natürlich andere Limitierungen mit den Kameras die wir an den Teleskopen benutzen.

00:16:52: bei einem Prinzip jetzt annehmen is was man Quantenlimiten nennt.

00:16:54: Das heißt man kann im Prinzip nicht empfindlicher werden weil man an fundamentale physikalischen Limits kommt mit der Empfindlichkeit.

00:17:01: Das heißt, man kann dann mehr davon bauen aber das Einzelnelement nicht mehr empfindlicher machen ist seitdem man findet eine komplett neue Technologie die die Sätze der Physik anders ausnutzen.

00:17:11: D.h.,

00:17:12: es gibt ein paar fondamentale Limits und ein paar Limits die dadurch gesetzt sind dass man nicht beliebig viele immer bauen kann ohne dass man einen guten Grund hat.

00:17:20: Diese Teleskope werden so große Datenmengen liefern, dass wir diese gar nicht speichern können und auf herkömmliche Art und Weise analysieren können.

00:17:29: Das wird einfach nicht mehr möglich sein.

00:17:31: also früher hat man sozusagen beobachtet und hat sich die Daten ganz genau angeschaut und hat dann was Neues gefunden.

00:17:37: das will man sich natürlich beibehalten.

00:17:38: man will ja weiterhin eine Entdeckungswissenschaft vorantreiben, wo wir einfach noch nicht wissen was passieren wird.

00:17:45: Und die KI ist gut darin normalerweise Dinge zu finden, die schon bekannt sind.

00:17:49: aber unbekannte Dinge zufinden ist schwierig und daher muss man künstliche Intelligenz entwickeln, die in der Lage ist Sachen rauszufiltern, die nicht interessant sind und die wir deswegen auch nicht speichern brauchen und direkt sozusagen wegwerfen können Aber dann interessante Dinge oder auch Dinge eigentlich ein bisschen seltsam sind oder aus der Reihe tanzen, behalten

00:18:11: um

00:18:12: die weiter zu analysieren und neue Sachen zu entdecken.

00:18:15: Jetzt aber die Leinfrage!

00:18:17: Ihr schaut ja sozusagen in die Vergangenheit ihr seht ja da Dinge, die nicht mehr da sind zum Beispiel wenn ihr einen Stern anguckt und so.

00:18:24: Ihr seht das Licht dass er ausstrahlt Aber ob der Stern noch da ist, das ist fraglich.

00:18:29: Wie weit könnt ihr denn da in die Vergangenheit schauen?

00:18:31: Wenn du sagst, die früheste Entwicklung des Universums ist dann nicht irgendwann mal auch alles weggestrahlt und dann sieht man gar nichts mehr?

00:18:38: Die

00:18:38: früheste Entwicklung, die wir sehen können, ist tatsächlich durchs das Universum an sich begrenzt weil es gab eine Phase im frühen Universum... wo keine Vortonen zu uns durchgedrungen sind.

00:18:49: Das war die Phase, nachdem das Universum entstanden ist und bevor die ersten Galaxien in der Lage waren, Licht auszusenden.

00:18:58: Man nennt diese Phase Reionisierung in einer Fachsprache.

00:19:02: Und zwar geht man davon aus dass das Universums vor der Phase der Reionierung mehr oder weniger mit neutralem Gas gefüllt war was an sich jetzt erstmal nicht strahlt.

00:19:12: Durch dann die Strahlung von den ersten Sternen wurde dieses Gas ionisiert meistens Wasserstoffgas, hauptsächlich was ionisiert wird durch masterreiche Sterne.

00:19:21: Und dann wird das Universum mehr oder weniger durchsichtig und man kann anfangen die ersten Galaxien zu erforschen.

00:19:28: Also wir sind hier ja begrenzt durch die Struktur des Universums an sich.

00:19:33: im Prinzip Es ist nicht so dass die Photonen irgendwann zerfallen oder kaputt gehen also die überleben schon.

00:19:39: Mein Hauptinteresse liegt in der Galaxienentwicklung im frühen Universum bis zum heutigen Tage und die Konsequenzen, die es für das gesamte Universum hat.

00:19:48: Das fängt mir nach Frage an, wir haben eine Milchstraße, die ist jetzt irgendwie über zehn Milliarden Jahre alt.

00:19:53: Die sieht heute so aus wie sie aussieht aber die sah nicht immer so aus.

00:19:56: Wie sah die früher aus?

00:19:58: Und ist die Milchstraße überhaupt eine normale Galaxie?

00:20:00: oder sind Galaxien der Regel anders?

00:20:03: Das sind halt so Fragen, die man hat zu verstehen.

00:20:05: In denen man sich halt Galaxin durch den Wirkungsgestieß und Versen anguckt und dann versucht darauf zurückzuschließen, warum sie so aus wie es heute aussieht.

00:20:13: und warum sieht das Universum so aus?

00:20:15: als Konsequenz dessen was Galaxiene und andere Sachen im Universum tun?

00:20:19: Warum wollen wir das wissen?

00:20:20: Es ist im Prinzip die Frage, wo kommen wir her?

00:20:23: Wie ist das hier alles zustande gekommen.

00:20:26: Warum existiert Leben auf dieser Erde.

00:20:28: was so besonders an diesem Planeten und an diesem Sonnensystem oder ist es überhaupt besonders?

00:20:34: Das sind alles Fragen, die wissenschaftlich interessant sind, irgendwann auch philosophisch interessant sind vielleicht aber fragen wir gerne beantworten wollen.

00:20:42: Jetzt haben wir schon darüber geredet dass ihr in die Vergangenheit schauen könnt.

00:20:45: Könnt ihr denn auch in die Zukunft schauen und überlegen wie sich das Universum weiterentwickeln wird?

00:20:50: Wir können nicht in die Zukunft schauen, aber wir können überlegen.

00:20:54: Genau und hierfür ist auch ganz wichtig dass wir Simulationen machen.

00:20:59: das ist tatsächlich mein Spezialgebiet.

00:21:02: also wir beschäftigen uns damit hoch aufgelöste Computersimulation zu machen wie sich Gas im Galaxien entwickelt wie Sterne entstehen und auch wieder als Supernova explodieren.

00:21:14: und damit kann man ist eben schaffen, durch die Hilfe von Hochleistungsrechnern oder Höchstleistungs- rechnern tatsächlich wie zum Beispiel bei unserem Partner in Jülich.

00:21:25: Dass wir vorher sagen machen können, wie sich einzelne Galaxien weiterentwickeln und auch das ganze Universum weiterentwicklen wird.

00:21:32: Und?

00:21:33: Wie entwickelt es sich so weiter?

00:21:35: Nach der aktuellen Vorhersage würde man ja sagen, dass die Galaxie bewegt sich alle immer weiter auseinander Also außer die, die zusammengebunden sind durch die Gravitation in einem Haufen.

00:21:47: Aber letztendlich ist das die aktuelle Prognose, dass sich das Universum so entwickelt, dass alles sich eher ausdehnt und die Expansion scheint ja auch beschleunigt zu

00:21:57: sein.".

00:21:58: Im Namen steckt schon diese Dynamik drin – die dynamische Entwicklung des Universums.

00:22:03: Was gibt es denn generell für Faktoren, die dazu führen können, dass sie das Universium verändert?

00:22:08: Letztendlich sind das die physikalischen Prozesse, die wir untersuchen.

00:22:11: Also man hat Energieerhaltung, Massenerhaltungen und zum Beispiel Gravitationen Und diese physikalische Prozese im Zusammenspiel sorgen dafür dass sich das Universum auf eine gewisse Art entwickelt.

00:22:27: Jetzt kommen wir natürlich dazu wenn wir jetzt von der beschleunigen Expansion des Universums sprechen Dass man hierfür die sogenannte dunkle Energie braucht.

00:22:37: Und das ist eigentlich was, was wir noch gar nicht wissen, was es überhaupt ist.

00:22:41: Also um jetzt wieder auf die schwarzen Flecken zurückzukommen!

00:22:44: Wir wissen aber empirisch sozusagen aus Beobachtungen in der Astronomie für Diesel auch zum Beispiel den Nobel Prize gab.

00:22:51: Zum Beispiel durch die Vermessung von Supernovae in entfernten Galaxien.

00:22:57: Das ist eben so aussieht, dass würde sich das Universum beschleunigt ausdehnen.

00:23:04: Damit müssen wir jetzt sozusagen umgehen und versuchen herauszufinden, warum das so ist.

00:23:09: Und was diese dunkle Energie genau ist.

00:23:11: Gibt es nichts Unvorhergesehenes, dass auch passieren kann?

00:23:14: Dass euch dann ein Strich durch eure Simulationen macht?

00:23:16: Also ist das alles berechenbar?

00:23:18: Also das Gutes in der Simulation kann man wirklich so ein bisschen Gott spielen.

00:23:23: Und man kann einzelne Prozesse an- und ausschalten, man kann damit versuchen rauszufinden welche Prozisse besonders wichtig sind.

00:23:31: zum Beispiel für die Entwicklung von Galaxien konnten wir in Arbeiten zeigen dass die Strahlung von Sternen besonders wichtig ist für die lokale Entwicklung der Sterne und auch für die Rate mit der weitere Sterne entstehen aber dass zum Beispiel Supernova Explosionen wichtig sind für die Gesamtentwicklung von der Galaxie oder auch um Gas wieder aus der Galaxis rauszutreiben.

00:23:54: Und genauso ist es mit diesen größer-scaling Simulationen, die versuchen Teile vom ganzen Universum zu simulieren.

00:24:01: Da kann man eben ein bestimmtes Modell annehmen – für dunkle Materie und Energie.

00:24:06: Auf Basis dieses Modells kann man dann sehen ob sich das Universum von seiner Entstehung bis jetzt so entwickelt hätte wie es beobachtet wird oder nicht.

00:24:15: Man kann diese Modelle und dann sozusagen versuchen zu verstehen, was rauskommt oder was der Einfluss ist.

00:24:23: Insofern ist es aber ganz wichtig dass wir die Simulationsergebnisse immer mit den Beobachtungen vergleichen um einen Realitätscheck zu machen und zu sehen welche Simulations Ergebnisse realistisch sind und welche nicht.

00:24:38: Das Cluster spricht gerne von Zeitloopen Astronomie und Zeitraffer.

00:24:42: Astronomie Der Zeitraffa ist klar Aber interessant wird's bei der Zeitloop.

00:24:47: Also unter Zeit-Lupenastronomie können wir hoch aufgelöst verfolgen die Bewegung von einzelnen Sternen, zum Beispiel im galaktischen Zentrum oder auch in nahen Galaxien.

00:25:00: Diese Astronomie hat ja dazu geführt, dass man die Existenz von Schwarzen Löchern im Zentrum nachgewiesen hat.

00:25:07: Das ist zum Beispiel ein Beispiel wo man hoch aufgelöste Astronomie machen kann.

00:25:11: Ich nenne mir noch ein zweites Beispiel und zwar kann man mittlerweile ganz gut verfolgen wie wenn ein junger Stern entsteht dann entsteht da eine Scheibe aus Gas und Staub um ihn herum aus der später Planeten entstehen.

00:25:24: Und die Entwicklung vom Stern und der Scheibe dauert zwar sehr lange also Millionen von Jahren, aber die Art und Weise wie der Stern in seiner frühen Formierungsphase gefüttert wird.

00:25:38: Von dem Gas- und dem Staub aus der Scheibe.

00:25:40: Das variiert teilweise sehr stark auf kurzen Zeitschalen.

00:25:43: Also das können wir durchaus nachverfolgen, wie diese Variation stattfindet.

00:25:47: Und daraus können wir lernen, wie Sternen und Scheiben miteinander verbunden sind was auch sehr wichtig ist für die weitere Entstehung und Entwicklung von Planeten.

00:25:58: Ich dachte ja eigentlich so, dass man da schon alles weiß.

00:26:01: Aber offenbar ist das nicht mit der Entwicklung des Universums.

00:26:05: Natürlich haben wir das grobe Bild jetzt inzwischen relativ gut verstanden aber es ist natürlich bei vielen Sachen, der Teufel steckt doch im Detail.

00:26:13: Das heißt, wir haben vielleicht einen großen Überblick und kennen viele Details, wie wirklich alles im Detall funktioniert, soweit sind wir dann noch nicht.

00:26:30: Wir können also gespannt sein, was die Daten des neuen Teleskops für neue Erkenntnisse liefern werden.

00:26:35: Und bis dahin schaut alle mal wieder in den Himmel!

00:26:38: Ich finde das tun wir viel zu selten...

00:26:51: Regelmäßig berichtet Excelent erklärt aus einem der Forschungsverbünde, die im Rahmen der Excelenzstrategie des Bundes und der Länder gefördert wird.

00:26:58: Die Reise geht quer durch die Republik.

00:27:00: Genauso vielfältig wie die Standorte sind die Themen von A wie Afrika Studien bis Z wie Zukunft der Medizin.

00:27:07: Seid bei der nächsten Folge wieder dabei und tocht ein in die spannende Welt der Spitzenforschung!

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