Ist das Sonnensystem aus einer „schwebenden Wolke“ entstanden? Die wissenschaftliche Wahrheit über die Geburt und Entwicklung des Universums

Die etablierten Astronomen und Astrophysiker sind sich einig, dass unser Sonnensystem durch die Kondensation einer riesigen interstellaren Molekülwolke und kosmischen Staubs entstanden ist. Bei dieser Molekülwolke handelt es sich nicht um einen primitiven kosmischen Nebel, sondern um die Restgasmaterie nach einer Supernova-Explosion.

Woher also kommen die interstellaren Molekülwolken im Universum und warum kommt es zu Supernova-Explosionen? Ist diese Theorie zur Entstehung des Sonnensystems nur eine beiläufige Äußerung der Wissenschaftler oder gibt es dafür Belege? Was ist die wissenschaftliche Wahrheit? Lassen Sie uns diese Fragen heute klären.

Lassen Sie uns zunächst über das früheste Universum sprechen, das durch das Standardmodell der Kosmologie beschrieben wird.

Das Standardmodell der Kosmologie, das in der wissenschaftlichen Gemeinschaft weitgehend akzeptiert und anerkannt ist, geht davon aus, dass das Universum vor 13,8 Milliarden Jahren aus dem Urknall einer Singularität entstand. Vor dem Urknall herrschte das Nichts, Raum und Zeit entstanden erst nach der Explosion. Das vom Menschen erforschte Universum beginnt mit der Planck-Zeit und der Planck-Skala, also 10^-43 Sekunden nach dem Urknall. Zu dieser Zeit betrug die Größe des Universums lediglich 10^-35 Meter, die Temperatur 10^32 Grad und die Dichte 10^94 Gramm pro Kubikzentimeter.

Um welche Materie es sich damals handelte, konnte bisher nicht beschrieben werden, da ihre Dichte 10^78-mal höher ist als die Dichte eines Protons und damit jenseits des vom Menschen gegenwärtig verstandenen Rahmens aller Materie liegt. Damals waren die vier Grundkräfte, die heute im Universum existieren, noch kombiniert. Dann begann sich das Universum auszudehnen und abzukühlen, zuerst wurde die Schwerkraft getrennt, gefolgt vom Auftreten von Elementarteilchen wie Quarks, Bosonen und Leptonen, und die starke Wechselwirkung wurde entsprechend getrennt.

Die Inflation dauerte nur 10^-33 Sekunden, aber das Universum hatte sich bereits auf das 10^30-fache seiner vorherigen Größe ausgedehnt. Das heißt, wenn die Inflation bei der Planck-Skala von 10^-35 Metern beginnen würde, könnte sich das Universum nach der Inflation nur auf etwa einen Hundertstel Millimeter (10 Mikrometer) ausdehnen, was etwas größer als ein rotes Blutkörperchen ist.

Wenn das Universum vor der Inflation einen Millimeter groß war, dehnte es sich nach der Inflation auf eine Milliarde Lichtjahre aus! Das Problem besteht darin, dass bisher niemand eindeutig erklären konnte, wie groß das Universum vor der Inflation war. Daher wollen wir uns hier nicht weiter damit aufhalten und die Wissenschaftler ihre Forschung fortsetzen lassen. Die Theorie geht davon aus, dass die Temperatur des Universums 0,01 Sekunden nach dem Urknall auf etwa 100 Milliarden Grad gesunken war; 1 Sekunde nach dem Urknall sank die Temperatur auf 10 Milliarden Grad.

Obwohl Photonen, Elektronen, Neutrinos, Protonen und Neutronen bereits aufgetaucht sind, ist die Kernkraft derzeit nicht stark genug, um Protonen und Neutronen zu binden. Daher können keine Atome gebildet werden und es gibt keine verschiedenen Substanzen, wie wir sie heute kennen.

Erst 300.000 Jahre nach dem Urknall sank die Temperatur des Universums auf 3.000 Grad und es bildeten sich neutrale Atome, aus denen die einfachsten chemischen Elemente Wasserstoff und Helium sowie eine sehr geringe Menge Lithium entstanden. Auch das Quantenvakuum vor dem Urknall erreichte während der Inflationsperiode seinen Höhepunkt und durchdrang das gesamte Universum in Form dunkler Energie, die die beschleunigte Expansion des Universums zunehmend vorantreibt.

Zu dieser Zeit begann das Spiel zwischen dunkler Materie und dunkler Energie. Dunkle Materie nutzte die Schwerkraft, um hauptsächlich aus Wasserstoff bestehende Molekülwolken zu verdichten und so nach und nach Sterne und Galaxien zu bilden, während dunkle Energie die weitere Ausdehnung des Universums vorantrieb. Beobachtungsstudien haben ergeben, dass die frühesten Galaxien bis heute 320 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden sind, während unsere Milchstraße 3,8 Milliarden Jahre nach dem Urknall entstand und heute etwa 10 Milliarden Jahre alt ist.

Wie also entstand das Universum aus dem Nichts, aus einigen einfachen Gasen zu Sternen und Galaxien, aus den einfachen Elementen Wasserstoff und Helium, um die heute bekannten 118 Elemente zu schaffen und so die Welt in ihren vielfältigen Formen zu formen? Es stellt sich heraus, dass dieser Prozess eine kontinuierliche Transformation des Kreislaufs von Energie, Materie, Schwerkraft und Kernfusion ist.

Das Universum scheint aus dem Nichts entstanden zu sein, aber nichts ist nicht wirklich nichts.

Die Urknalltheorie erklärt das gesamte Phänomen der kosmischen Evolution perfekt und ist daher zum Standardmodell des Kosmos geworden, das von der etablierten wissenschaftlichen Gemeinschaft anerkannt wird. Diese Theorie besagt, dass das Universum aus einer Singularität entstand, die unendlich klein, unendlich dicht, unendlich heiß und unendlich gekrümmt war. Eines Tages vor 13,8 Milliarden Jahren explodierte es plötzlich und führte zur Entstehung der Raumzeit und des heute beobachtbaren Universums.

Wie konnte also eine Singularität entstehen, wenn es vor der Geburt des Universums nichts gab? Die Vakuum-Nullpunktenergietheorie der modernen Quantenmechanik untersucht und erklärt dieses Problem. Die Quantenmechanik geht davon aus, dass Energie überall vorhanden ist. Selbst im absoluten Vakuum gibt es eine enorme Hintergrundenergie, die als Vakuum-Nullpunktenergie bezeichnet wird.

Diese Energien treten weiterhin in Form virtueller Teilchen auf, was in der Wissenschaft als Quantenzufallsfluktuationen bezeichnet wird. Positive und negative virtuelle Teilchen entstehen weiterhin paarweise und vernichten sich gegenseitig, wobei sie scheinbar perfekt dem Energieerhaltungssatz entsprechen. Wäre diese Erhaltung immer perfekt gewesen, wäre das Universum nicht möglich gewesen. Die Forschung zeigt, dass die Parität nicht erhalten bleibt, die Symmetrie gebrochen wird und auch die Quantenfluktuationen im Vakuum gebrochen werden. Das heißt, einzelne virtuelle Teilchen werden nicht vernichtet und bleiben bestehen, wodurch sie zur Singularität der Explosion des Universums werden.

Manche Leute fragen sich vielleicht, selbst wenn diese Aussage wahr ist, warum eine Singularität, die durch ein virtuelles Teilchen gebildet wird, eine so große Energie hat. Ist das ein Witz? Wie alle anderen habe ich diese Frage. Doch wir verlassen uns auf unsere Vorstellungskraft, während Wissenschaftler mithilfe mathematischer Logik und Experimente komplexe wissenschaftliche Beweise dafür erbracht haben, dass diese Energie tatsächlich existiert.

J. Wheeler, der berühmte Physiker, der den Begriff „Schwarzes Loch“ prägte, schätzte, dass die Energiedichte 10^95 Gramm pro Kubikzentimeter erreichen könnte.

Was ist dieses Konzept? Zur Planck-Zeit, als der Urknall begann, betrug die Dichte 10^94 g/cm^3, was nur einem Zehntel der Dichte der Vakuum-Nullpunktenergie entspricht; und wissenschaftlichen Schätzungen zufolge beträgt die Gesamtmasse des beobachtbaren Universums 10^54 g (einschließlich dunkler Materie), was nur einem 10^41-stel der Dichte von 1 Kubikzentimeter Vakuum-Nullpunktenergie oder einem Milliardstel einer Milliarde Milliarde Milliarde Milliarde entspricht. Daher ist es nicht überraschend, dass ein virtuelles Teilchen mit Vakuum-Nullpunktenergie zur Singularität des Urknalls wurde.

Die Frage, warum die Nullpunktenergie im Vakuum eine so große Hintergrundenergie aufweist, ist ein Thema, das die Quantenphysiker eingehend untersucht haben. Die zugrunde liegenden Argumentationsprinzipien und Formeln sind sehr tiefgründig und kompliziert, sodass es unmöglich ist, sie in einem derartigen populärwissenschaftlichen Artikel zu diskutieren. Freunde mit hohem Niveau und Fragen können sich hier relevante wissenschaftliche Originalwerke von Heisenberg, Einstein, Wheeler etc. anschauen.

Ich möchte Ihnen sagen, dass jedes wissenschaftliche Argument, das ich hier in einfacher Sprache darlege, eine Quelle hat und auf gesundem Menschenverstand beruht, der in der wissenschaftlichen Gemeinschaft weitgehend akzeptiert wird.

Einer der Gründe für Einsteins Größe lag in seiner Entdeckung, dass Masse und Energie in einem eindeutigen äquivalenten Verhältnis zueinander stehen, ineinander umgewandelt werden können und sich mit der berühmten vereinfachten Formel der Masse-Energie-Gleichung ausdrücken lassen: E=MC^2. Dies kann auch teilweise den Ursprung unseres Universums erklären: Das Universum entstand aus einer unvorstellbar großen Explosion von Hintergrundenergie, von da an gab es Zeit und Raum, und es begann ein Prozess der Umwandlung von Energie und Materie, der schließlich die heutige Welt formte.

Die Schwerkraft spielt eine entscheidende Rolle bei der Bewegung und Entwicklung des Universums.

Die im ursprünglichen Universum entstandene Wasserstoff-Molekülwolke schwebt in jeder Ecke. Aufgrund der Gravitationskraft, einschließlich der gegenseitigen Gravitationskraft zwischen sichtbaren Wasserstoff- und Heliummolekülen, und mehr noch mit Hilfe der dunklen Energie, werden sie allmählich zusammengeführt.

Während die Wolke immer dichter zusammenschrumpft, führt das Ungleichgewicht der Schwerkraft, die auf unterschiedliche Entfernungen und Positionen wirkt, dazu, dass die gesamte Wolke schwingt und rotiert. Aufgrund der Erhaltung des Drehimpulses ist die Rotation umso schneller, je kleiner die Kontraktion ist. Die Molekülwolke wird in eine Scheibenform gebracht, ähnlich einer rotierenden Pizza, aber der Radius dieses „Pfannkuchens“ beträgt 1.000 Astronomische Einheiten (150 Milliarden Kilometer). Dies ist die protoplanetare Scheibe.

Das Gas im Zentrum der Scheibe wird größer und dichter adsorbiert, wodurch eine Tendenz zum Kollaps entsteht. Die Temperatur im Kern steigt immer weiter an und der Druck wird immer größer. Wenn ein bestimmter kritischer Punkt erreicht wird, wird die Wasserstoff-Kernfusion gezündet und ein Stern entsteht.

Das Gas und der Staub in der Planetenscheibe absorbieren sich während der Kollision gegenseitig und bilden Planetesimale. Unter dem Einfluss der Schwerkraft absorbieren die Planetesimale kontinuierlich Staubfragmente in nahen Umlaufbahnen, um größer zu werden und schließlich zu Planeten zu werden. Neugeborene Sterne absorbieren weiterhin Gas und Staub aus ihrer Umgebung und strahlen heftige Sternwinde aus, die die nicht absorbierten Gas- und Staubfragmente wegblasen.

Danach entsteht ein Sternensystem mit mindestens einem Stern im Kern und mehreren Planeten um ihn herum. In diesem System befinden sich neben Sternen und Planeten auch große und kleine Zwergplaneten, Planetensatelliten, unzählige Asteroiden, Kometen, Staub usw. Auch unser Sonnensystem ist auf diese Weise entstanden.

Warum können wir also mit Sicherheit sagen, dass das Sonnensystem nur das Produkt einer Supernova-Explosion sein kann?

Zur Erklärung dieses Problems gibt es mindestens zwei Gründe: Erstens ist die Sonne nur 5 Milliarden Jahre alt, das Universum hingegen 13,8 Milliarden Jahre. Das heißt, die Sonne begann sich zu bilden, als das Universum 8,8 Milliarden Jahre alt war. Zu dieser Zeit gab es im Universum bereits sehr wenige Urnebel. zweitens bestehen die Elemente der Sonne nicht nur aus Wasserstoff und Helium, sondern auch aus Schwermetallen. Obwohl diese Schwermetalle nur 1-2 % ausmachen, sind sie im Urnebel nicht vorhanden.

Wie bereits erwähnt, war die Zusammensetzung des Universums nach seiner Entstehung sehr einfach. Die einzigen sichtbaren Stoffe waren Wasserstoff und Helium und sehr wenig Lithium. Es gab im Grunde keine schwereren Elemente als diese. Woher kommen also jetzt die schweren Elemente?

Untersuchungen haben gezeigt, dass das Auftreten schwererer Elemente im Universum das Ergebnis der Kernfusion ist. Bei der Kernfusion werden leichtere Elemente zu schwereren Elementen verschmolzen. Bei diesem Vorgang geht etwas Materie verloren und wird in enorme Energie umgewandelt. Wir wissen, dass Sterne zu Sternen werden, weil der enorme Druck und die Temperatur im Kern die Kernfusion auslösen. Die früheste Kernfusion ist die Verschmelzung von vier Wasserstoffelementen zu einem Heliumelement, sodass es im Universum immer mehr Heliumelemente geben wird.

Doch die Kernfusion endet nicht beim Helium. Je größer die Masse des Sterns, desto höher sind Temperatur und Druck in seinem Kern und desto schwerere Elemente können für die Kernfusion gezündet werden.

Theoretisch wird die Kernfusion aufhören, nachdem der gesamte Wasserstoff im Kern jedes Sterns in Helium umgewandelt wurde. Ohne den enormen Strahlungsdruck, der dem Gravitationskontraktionsdruck der riesigen Masse des Sterns standhält, würde die Sternmaterie schnell in Richtung Kern kollabieren, wodurch höherer Druck und höhere Temperaturen entstehen. Bei einem gelben Zwergstern wie der Sonne kann die durch den Kollaps verursachte Kerntemperatur nach dem Ende der Wasserstoff-Kernfusion 100 Millionen Grad erreichen, wodurch die Helium-Kernfusion gezündet wird und die Fusion bis zum Kohlenstoffelement 6 fortschreitet.

Größere Sterne werden auf ihrem Weg die Kernfusion schwererer Elemente zünden. Genauer gesagt: Wenn die Temperatur 200 Millionen Grad erreicht, wird die Kernfusion von Kohlenstoff und Sauerstoff gezündet und dabei Neon, Natrium, Magnesium, Aluminium und andere Elemente erzeugt; Wenn die Temperatur 1,5 Milliarden Grad erreicht, entzündet es Neon und Magnesium und produziert Silizium, Schwefel, Argon, Kalzium und andere Elemente. Wenn die Temperatur 2 Milliarden Grad erreicht, entsteht Eisen-56.

Eisen ist das trägeste und stabilste aller Elemente, daher endet die Kernfusion selbst in den größten Sternen irgendwann hier. Es gibt also Dutzende Elemente, die schwerer als Eisen sind. Woher kommen sie? Dies ist das unvermeidliche Schicksal massereicher Sterne – das Ergebnis einer Supernova-Explosion.

Wissenschaftliche Beobachtungen und Untersuchungen haben ergeben, dass bei Sternen mit einer Masse von mehr als dem Achtfachen der Sonnenmasse die Kernfusion im Kern bis hin zu Eisen-56 endet. Nach dem Ende der Fusion kollabiert die riesige Sternmasse in Richtung Kern, was zu einem thermonuklearen Durchgehen führt und den Stern durch den Rückstoßdruck in Stücke sprengt. Während des Urknalls erreichten Druck und Temperatur erschreckende Werte und erreichten Werte von über 10 Milliarden Grad oder sogar Hunderten von Milliarden Grad. Die Energie des Ausbruchs war größer als die gesamte von der Sonne während ihres Lebens abgestrahlte Energie, und die Helligkeit konnte das 500- bis 5-Milliardenfache der Sonne erreichen.

Außer bei massereichen Sternen kommt es auch bei Weißen Zwergen und Neutronensternen zu Supernova-Explosionen, wenn diese den kritischen Massenpunkt überschreiten. Wenn die Akkretion der Weißen Zwerge die Chandrasekhar-Grenze (1,44-fache Sonnenmasse) und die Akkretion der Neutronensterne die Oppenheimer-Grenze (2- bis 3-fache Sonnenmasse) überschreitet, kommt es zu einer Supernova-Explosion.

Kollisionen zwischen Neutronensternen, Weißen Zwergen und Schwarzen Löchern können ebenfalls zu intensiven Energieausbrüchen führen, die schwere Elemente nach außen schleudern können. Untersuchungen haben ergeben, dass schwere Elemente wie Gold im Universum hauptsächlich aus Trümmern bestehen, die bei Kollisionen von Neutronensternen freigesetzt werden. Im Oktober 2017 beobachteten viele Observatorien auf der ganzen Welt gleichzeitig ein großes Gravitationswellenereignis: die Kollision und Verschmelzung zweier Neutronensterne mit der Bezeichnung GW170817. Schätzungsweise wurden bei dieser Kollision 300 Erdmassen Gold von dem Neutronenstern ins All geschleudert.

Einige Wissenschaftler glauben daher, dass das Gold auf der Erde hauptsächlich aus der Kollision von Neutronensternen stammt. Sie schweben im Weltraum und treffen in Form von Meteoritenschauern im frühen Stadium der Erdentstehung auf die Erde. Daher ist es nicht völlig unmöglich, dass ein Kuchen vom Himmel fällt.

Unter der extrem hohen Temperatur und dem hohen Druck einer Supernova-Explosion konnten sich neben Eisen auch verschiedene andere schwere Elemente zusammenballen und entstehen. Infolgedessen erschienen in unserem Universum alle schweren Elemente außer Wasserstoff und Helium. Obwohl diese relativ schweren Elemente nur etwa 1 % des gesamten Universums ausmachen, machen sie die ganze Welt bunt und vielfältig, einschließlich der Entstehung von Menschen und verschiedenen Lebewesen.

Schwermetalle machen mehr als 1 % des Sonnensystems aus. Die spezifische Häufigkeit besteht darin, dass Wasserstoff- und Heliumatome etwa 99 % der Gesamtzahl und 97 % der Masse ausmachen. Das heißt, die Atome anderer schwerer Elemente machen etwa 1 % der Gesamtzahl oder etwa 3 % der Masse schwerer Elemente aus. Daher ist die Molekülwolke, aus der das Sonnensystem entstand, nicht die ursprüngliche Molekülwolke im Universum, sondern muss die Molekülwolke sein, die nach der Supernova-Explosion übrig blieb.

Manche Leute glauben vielleicht, dass schwere Elemente nur 3 % der Gesamtmasse des Sonnensystems ausmachen. Wie kann ein riesiger Planet wie die Erde entstehen, der hauptsächlich aus schweren Elementen besteht? Tatsächlich ist die Erde im Sonnensystem sehr klein und ihre Masse beträgt nur 0,0003 % des Sonnensystems. Im Sonnensystem gibt es nur vier Gesteinsplaneten wie die Erde, nämlich Erde, Venus, Mars und Merkur. Die Gesamtmasse dieser vier terrestrischen Planeten beträgt weniger als 0,0006 % der Gesamtmasse des Sonnensystems.

Die anderen vier Riesenplaneten im Sonnensystem, nämlich Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun, sind allesamt Gasplaneten, die hauptsächlich aus Gasen wie Wasserstoff und Helium bestehen und daher keine feste Oberfläche haben.

In den frühen Stadien der Entstehung des Sonnensystems blies der starke Sternwind, der von der Sonne ausgestrahlt wurde, nahe gelegene Materie weg. Dies hatte zur Folge, dass leichte Materie weiter weggeblasen wurde, während schwere Materie relativ schwer wegzublasen war. Infolgedessen bestehen die vier sonnennahen Planeten hauptsächlich aus schweren Elementen, terrestrischen (der Erde ähnlichen) Planeten, auch Gesteinsplaneten oder innere Planeten (innerhalb der Erdumlaufbahn) genannt; während die vier weiter von der Sonne entfernten Planeten hauptsächlich aus leichten Elementen bestehen, sind Jupiterplaneten (ähnlich wie Jupiter), auch Gasriesen oder äußere Planeten (außerhalb der Erdumlaufbahn) genannt.

Aus diesem Grund wissen Wissenschaftler, dass das Sonnensystem aus einer riesigen Molekülwolke entstanden ist und dass diese nicht aus dem ursprünglichen „reinen“ Gas, sondern aus dem „schmutzigen“ Nebelstaub einer Supernova-Explosion gebildet wurde. Diese Schlussfolgerung steht im völligen Einklang mit der Sternentwicklungstheorie des Standardmodells des Universums. Sein Entstehungsprozess folgt, wie bei allen anderen ähnlichen Sternen, den Gesetzen der kosmischen Himmelskörperentwicklung.

Wissenschaftliche Modelle geben Aufschluss über die Lebensdauer der Sonne und anderer Sterne sowie über das Schicksal des Universums.

Nun wurden im Rahmen wissenschaftlicher Beobachtungen Tausende von Neutronensternen, Weißen Zwergen und zahlreichen Schwarzen Löchern entdeckt, Gravitationswellen von Neutronensternkollisionen empfangen und Fotos des 55 Millionen Lichtjahre entfernten Schwarzen Lochs M87 gemacht. Sie haben außerdem die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung entdeckt, beobachtet und bestätigt, also das Nachglühen der Asche des Urknalls. Sie haben auch Einsteinringe, Gravitationswellen, Gravitationslinsen usw. beobachtet und entdeckt sowie Hinweise auf die Entwicklung entfernter Galaxien gefunden.

Wissenschaftler haben Milliarden von Sternen in unterschiedlichen Stadien verfolgt und untersucht, darunter das Entstehungsstadium, das Hauptreihenstadium, das späte evolutionäre Alterungsstadium, das Todesstadium, die Überreste von Sternen nach ihrem Tod usw. Sie haben Rote Zwerge, Gelbe Zwerge (sonnenähnliche Sterne), Blaue Zwerge, Rote Riesen, Blaue Riesen, Neutronensterne, Weiße Zwerge, Schwarze Löcher usw. untersucht. Es ist, als ob man das Leben eines Menschen von der Geburt bis ins hohe Alter verfolgen und den Zustand und die Lebensdauer eines Menschen in den verschiedenen Stadien seines Lebens kennen könnte. Durch die Untersuchung unterschiedlicher Sterntypen in unterschiedlichen Stadien haben Wissenschaftler auch Erkenntnisse über den Zustand und die Lebensdauer von Sternen in unterschiedlichen Stadien gewonnen.

Mithilfe verschiedener Teleskope haben Wissenschaftler nicht nur die Existenz zahlreicher protoplanetarer Scheiben im Zuge der Sternentstehung in der Milchstraße entdeckt, sondern vor kurzem auch die erste protoplanetare Scheibe in einem extragalaktischen System entdeckt. Diese protoplanetare Scheibe befindet sich in der Großen Magellanschen Wolke, 160.000 Lichtjahre von uns entfernt. Es wurde von britischen Astronomen mithilfe des Hubble-Teleskops und des ALMA-Teleskops in Chile entdeckt. Dieser Erfolg wurde in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.

Der Entwicklungsprozess einer protoplanetaren Scheibe in einem Sternensystem dauert nur Millionen bis Zehnmillionen Jahre. Beobachtungen haben ergeben, dass die älteste Planetenscheibe 25 Millionen Jahre alt ist. Dabei ist zu beachten, dass letztlich nicht jedes Sternensystem nur über einen einzigen Stern verfügt. Tatsächliche Beobachtungen haben ergeben, dass Sternensysteme mit einem Stern nur eine Minderheit darstellen und die meisten Systeme aus Doppelsternen, Dreifachsternen oder sogar mehr Sternen bestehen.

Beispielsweise besteht das uns am nächsten gelegene Sternensystem Alpha Centauri aus drei Sternen, und auch Sirius ist ein System, das aus einem Blauen und einem Weißen Zwerg besteht. Natürlich ist ein System, das aus einem einzelnen Stern besteht, relativ stabil und trägt am besten zur Entstehung und Entwicklung von Leben und Zivilisation bei. Unsere Fähigkeit, in einem stabilen Sternensystem wie dem Sonnensystem zu überleben, ist nicht bloßes Glück, sondern scheint eine Notwendigkeit zu sein.

Diese Beobachtungen bestätigen, dass protoplanetare Scheiben ein häufiges Phänomen bei der Entstehung von Sternensystemen sind und das Sonnensystem keine Ausnahme bildet. Immer mehr Beweise haben die Vorhersagen von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie und die Vermutungen des Standardmodells des Universums immer wieder bestätigt und reichen aus, um zu zeigen, dass die Entstehung von Sternen im Universum denselben Gesetzen folgt.

Die Lebensdauer eines Sterns folgt streng dem Gesetz, umgekehrt proportional zu seiner Masse zu sein, das heißt, je größer die Masse, desto kürzer die Lebensdauer, und je kleiner die Masse, desto länger die Lebensdauer. Der größte bekannte Stern, R136a1, hat beispielsweise eine Masse, die etwa 215-mal so groß ist wie die der Sonne, und eine Lebensdauer von nur etwa 3 Millionen Jahren. Es ist jetzt 1,7 Millionen Jahre alt und wird in weiteren 1,3 Millionen Jahren sterben.

Untersuchungen legen nahe, dass die Lebensdauer eines gelben Zwergsterns mit der gleichen Masse wie die Sonne etwa 10 Milliarden Jahre beträgt. Er ist jetzt etwa 5 Milliarden Jahre alt, in seiner Blütezeit und befindet sich im stabilsten Stadium eines Hauptreihensterns. In etwa 5 Milliarden Jahren wird die Sonne in das Spätstadium ihrer Evolution eintreten und sehr instabil werden. Im Endstadium wird er sich in einen roten Riesen verwandeln und sich ausdehnen. Sein Radius wird das 200-fache seiner aktuellen Größe überschreiten. Sein heißes Gas wird Merkur und Venus verdampfen und sich bis zur Erde ausbreiten.

Es spielt keine Rolle, ob die Erde verschluckt wird oder nicht, denn bis dahin wird die Erde ausgetrocknet und zerfallen sein, wie eine vertrocknete und verbrannte Kartoffel, und alles Leben wird verschwunden sein.

Tatsächlich ist alles im Sonnensystem eng mit der Sonne verbunden. Wenn die Sonne einmal verschwunden ist, verlieren alle Planeten, auch wenn sie nicht verdampfen, ihr Licht und ihre Energie und werden zu umherwandernden toten Sternen. Im Spätstadium der Expansion des Roten Riesen der Sonne wird sich das äußere Gas allmählich im Weltraum auflösen und schließlich im Kern einen Kohlenstoffstern oder Weißen Zwerg zurücklassen, der etwa so groß wie die Erde ist, aber eine Masse von etwa 50 % der heutigen Sonne und eine Dichte von mehr als einer Tonne pro Kubikzentimeter besitzt.

Sterne mit einer Masse von weniger als dem 0,8-fachen der Sonnenmasse werden als Rote Zwerge bezeichnet, und der kleinste dieser Sterne hat weniger als das 0,08-fache der Sonnenmasse. Im Jahr 2014 entdeckten Wissenschaftler, dass der 40 Lichtjahre von uns entfernte Stern J0523 nur eine 0,077-fache Sonnenmasse besitzt, was als minimale kritische Masse eines Sterns gilt. Wäre er kleiner, wäre er nicht in der Lage, die Wasserstoff-Kernfusion im Kern zu zünden und könnte kein Stern werden.

Rote Zwerge sind aufgrund ihres niedrigen Kerndrucks, ihrer niedrigen Temperatur und ihrer langsamen Kernfusion die Sterne mit der längsten Lebensdauer. Der größte Rote Zwerg hat eine Lebensdauer von mehreren zehn Milliarden Jahren, während kleinere Zwerge Hunderte von Milliarden oder sogar Billionen Jahre alt werden können. Die Lebensdauer des Roten Zwergs J0523 beträgt erschreckende 12 Billionen Jahre. Diese Art von Rotem Zwerg wird tatsächlich mit dem Universum koexistieren und untergehen.

Nachdem die Wasserstoff-Kernfusion im Kern eines Roten Zwergs beendet ist, erlischt dieser. Der Kontraktionsdruck kann die Helium-Kernfusion nicht mehr zünden, sodass sein Schicksal darin besteht, allmählich abzukühlen und zu einem schwarzen Zwerg zu werden, der weder Licht aussendet noch Wärme erzeugt. Da das Universum erst 13,8 Milliarden Jahre alt ist, ist bisher noch kein Roter Zwerg ausgestorben.

Bei Sternen mit einer Masse, die größer als das Achtfache der Sonnenmasse ist, endet die Kernfusion im Kern nicht bei Kohlenstoff, sondern setzt die Fusion zu Eisen fort, und dann kommt es zum thermonuklearen Durchgehen. Der Kernkollaps wird zu einer großen Explosion führen und schließlich könnte ein Neutronenstern im Kern zurückbleiben. Bei Sternen mit noch größerer Masse sind nach einer Supernova-Explosion der Kerndruck und die Temperatur höher und sie kollabieren zu einem schwarzen Loch. Die Masse dieses Sterntyps beträgt im Allgemeinen das 30- bis 40-fache der Sonnenmasse.

Schwarze Löcher sind die obersten Leichen im Universum und verschlucken alle Himmelskörper. Beobachtungen haben ergeben, dass die Masse des größten derzeit bekannten Schwarzen Lochs 104 Milliarden Mal so groß ist wie die der Sonne und die Nummer J073739.96+384413.2 trägt. Alle Schwarzen Löcher akkumulieren die umgebende Himmelsmaterie, und alle Himmelsmaterie, die sich einem Schwarzen Loch nähert, kehrt nie wieder zurück. Deshalb glauben manche Menschen, dass das endgültige Ziel des Universums ein Schwarzes Loch sein könnte.

Natürlich gibt es viele verschiedene Theorien über das Schicksal des Universums. Die Mainstream-Theorie tendiert heute zum Spiel zwischen dunkler Materie und dunkler Energie. Dies sind zwei Todfeinde, die die Richtung des Universums kontrollieren. Dunkle Energie treibt die Expansion des Universums voran und dunkle Materie bewirkt, dass Galaxien durch die Schwerkraft zusammenwachsen und verschmelzen. Ob das Universum letztendlich auseinandergerissen wird oder kollabiert, hängt vom Ausgang des Spiels zwischen diesen beiden Kräften ab.

Seit der Erfindung des Hubble-Teleskops hat sich die Vision der Menschheit zur Erforschung des Universums erheblich erweitert. Dank des Webb-Teleskops hat sich die Sicht der Menschheit um Hunderte Millionen Lichtjahre erweitert, und wir haben bereits 400 Millionen Jahre nach dem Urknall das junge Universum gesehen. Beobachtungen und wissenschaftlichen Schätzungen zufolge gibt es in unserem beobachtbaren Universum Billionen von Galaxien oder sogar noch mehr.

In der Milchstraße, der Heimat unseres Sonnensystems, gibt es etwa 400 Milliarden Sterne. Die Sonne ist ein ganz normaler Stern unter diesen Sternen, ein gelber Zwergstern kleiner bis mittlerer Masse, der etwa 12 % der Gesamtzahl der Sterne in der Milchstraße ausmacht. Die zahlreichsten Sterne in der Milchstraße oder im Universum sind Rote Zwerge, also kleine Sterne mit einer Masse von weniger als dem 0,8-fachen der Sonnenmasse. Sie machen mehr als 80 % der Gesamtzahl der Sterne aus. Es gibt nicht viele Sterne mit einer größeren Masse als die Sonne, nur weniger als 10 %.

Sterne sind die Hauptbestandteile der sichtbaren Materie im Universum und die wichtigsten Mitglieder von Galaxien. Doch im riesigen Universum ist die Milchstraße nur ein gewöhnliches Mitglied unter Billionen von Galaxien, die Sonne ist nur ein gewöhnliches Mitglied unter den 400 Milliarden Sternen in der Milchstraße, die Erde hat nur ein 330.000stel der Sonnenmasse und 800.000 Menschen leben auf einem Korn kosmischen Staubs wie der Erde. Daher sind der Mensch, die Erde und das Sonnensystem im Universum so klein, dass sie völlig ignoriert werden können.

Ich glaube jedoch, dass nur der wissenschaftliche Geist groß und ewig ist. Denn nur unter der Leitung des wissenschaftlichen Geistes und wissenschaftlicher Methoden können wir kontinuierlich neue wissenschaftliche Entdeckungen machen und ein tieferes Verständnis der Naturgesetze erlangen. Diese werden den Konsens der gesamten kosmischen Zivilisation darstellen und am Austausch zwischen Zivilisationen mit einer langen Geschichte teilnehmen.

Aber die Wissenschaft hat keine absolute Wahrheit und kein Ende; es ist immer unterwegs. Wir müssen lediglich mit dem Tempo der Wissenschaft Schritt halten, ständig neue Erkenntnisse gewinnen und unser Verständnis des Universums erweitern und vertiefen, damit wir aufgeschlossener leben und mehr verstehen können. Was denkst du darüber? Willkommen zur Diskussion.

Dies ist ein Originalartikel von Space-Time Communication. Bitte respektieren Sie das Urheberrecht des Autors. Vielen Dank für Ihr Verständnis und Ihre Unterstützung.