Aus welchem Material besteht der "leere" Weltraum?
Aus welchem Material besteht der Weltraum? Damit meine ich nicht die Planeten und Sterne. Sondern das dazwischen. Das "nichts" eben. Sind in diesem Raum gar keine Atome? Und dann hätte ich noch eine ähnliche Frage: Ist das das gleiche wie das Vakuum? Also sind im Vakuum auch keine Atome?
7 Antworten
Sind in diesem Raum gar keine Atome?
Im Raum zwischen den Sternen und erst recht noch weiter weg, im Raum zwischen den Galaxien sind praktisch keine Atome, der Raum ist fast leer. Man schätzt im intergalaktischen Raum höchstens 1 Teilchen (Atom, Elektron, Neutrino) pro Kubikmeter. Zum Vergleich: In der Luft sind es über 10^23 Teilchen (also eine 1 mit 23 Nullen). Woher wissen wir das? Weil das Licht entfernter Galaxien bei uns ankommt, obwohl es Billiarden von Kilometern durch diesen Raum geflogen ist. Wären da Atome drin, würde das Licht absorbiert, gestreut oder anders gestört werden. Es wird aber nicht gestört.
Innerhalb der Galaxien sind es durchschnittlich etwas mehr Teilchen, diese sind jedoch nicht gleichmäßig verteilt, sondern in Gaswolken gehäuft.
Und ja, genau das meint man mit der Bezeichnung Vakuum: Raum, in dem nichts drin ist.
Eine Ausnahme gibt es: Im intergalaktischen Raum kann wie eben erklärt, wenn überhaupt nur etwas sein, was nicht mit Licht wechselwirkt. Das wäre dann die dunkle Materie. Unsere normale Materie, so wie wir sie von der Erde kennen, ist sicher nicht drin. Wir können aber messen, dass wir zwischen den Galaxien auch Schwerkrafteinflüsse haben, wo nichts mit dem Licht wechselwirkt. Dieses "Zeug", von dem man noch nicht genau weiß, was es ist, nennt man (als Arbeitstitel) dunkle Materie. Aber auch die ist nicht gleichmäßig zwischen den Galaxien verteilt.
Ich beantworte gleich die Frage aus Deinem Kommentar noch mit:
aber wieso verteilen sich dann die planeten nicht wie gas im ganzen universum? so verhält sich doch auch luft im vakuum.. also dass sie sich gleichmäßig ausbreitet?
Die Antwort besteht aus 2 Gründen: Schwerkraft und Temperatur.
Wenn Du ein Zimmer hast mit Luft drin, ja, dann wird sich das Gas gleichmäßig im ganzen Zimmer verteilen. Aber was ist bei Gas (und Planeten etc.) im Weltraum anders?
Da ist einmal ganz wichtig: Die Temperatur. Ein Gas besteht ja aus einzelnen Molekülen oder Atomen. Und die saußen im Raum rum und stoßen dabei zusammen. "Temperatur" bedeutet für ein Gas, dass die Teilchen schneller saußen und härter stoßen. Im Zimmer ist es warm, im Weltraum ist es kalt. Das heißt, dass im Weltraum die Teilchen langsamer durcheinander fliegen und sich nur sanft stoßen; sie prallen praktisch nicht voneinander ab.
Eine zufällige Anhäufung von Gasteilchen in einer interstellaren Gaswolke wird also in einer kühlen Gaswolke eine gewisse Zeit brauchen, bis sich die Teilchen durch Stöße wieder gleichmäßiger verteilt haben. In einer heißen Wolke geht es dagegen schneller.
Das bedeutet aber, dass zufällige Anhäufungen von Teilchen in einer kalten Gaswolke lange genug bestehen bleiben, dass umliegende Teilchen aufgrund der lokal etwas höheren Schwerkraft in diese Region driften. Und dies verstärkt offenbar die gravitative Anziehung dieser Region noch. Die Schwerkraft ist einfach selbstverstärkend.
Wie gesagt: In einer heißen Wolke geht es nicht. Im jungen, heißen Universum kurz nach dem Urknall war das Gas noch recht gleichmäßig verteilt, so wie Du es Dir vorstellst. Es war aber die Schwerkraft schon "eingeschaltet". Und im Laufe der Abkühlung führt diese wie geschildert über zufällige Dichteschwankungen zu sich selbst verstärkenden Anhäufungen des Gases.
So bilden sich erste Galaxien mit ersten Sternen, die am Ende ihrer Entwicklung in Supernovaexplosionen das umliegende Gas erstens mit schweren Elementen anreichern und zweitens weiter verdichten, so dass in den Galaxien immer wieder neue Sterne entstehen, solange es interstellare Gaswolken gibt. Aus den schweren Elementen bilden sich dabei um die Sterne der Folgegenerationen Planeten.
So, jetzt war der Text zum Kommentar länger als der zur Frage... Sorry!
Grüße
Genau. Der Weltraum "besteht" aus Vakuum. Da ist absolut nichts zwischen den Planeten, außer vielleicht die eine oder andere Gaswolke oder Kometen etc.
Na da hast du ein Fass aufgemacht. Das Universum: Etwa 73 Prozent Dunkle Energie, 23 Prozent Dunkle Materie, rund 4 Prozent „gewöhnliche Materie“, beispielsweise Atome, und 0,3 Prozent Neutrinos. Jetzt kann man zu jedem der Punkte Romane erzählen, aber wichtig für deine Frage: Es gibt nur ca. 4 Prozent Materie im Universum, der ist ist sozusagen leer bzw. besteht aus den anderen Dingen, die ich aufgezählt habe.
Warum sich nicht alles gleichmäßig verteilt liegt an den vielen verschiedenen Kräften im Universum: Schwerkraft, Fliehkräfte usw. und daran, dass es beim Urknall keine perfekte Verteilung gegeben haben kann, denn sonst wäre das Universum nicht wie es heute ist.
Genau genommen wissen wir noch nicht, wie sich das entwickeln wird. Wahrscheinlich driftet alles immer weiter auseinander bis es theoretisch nur noch kalt und dunkel ist. Verantwortlich für das Auseinanderdriften ist die Dunkle Energie.
LG
Gehören die Photonen hier eigentlich zur "gewöhnlichen" Materie? Wieviel Prozent machen diese aus ?
Da muss ich dich leider richtig enttäuschen: Photonen, die sog. Lichtteilchen, zählen nicht zur Materie. Sie haben selbst gar keine Masse, aber sie wechselwirken mit Materie, man könnte daher etwas genauer sagen sie sind so etwas wie Botenteilchen (wissenschaftlich: Eichbosonen). Materie ist platt gesprochen wirklich Atome, Moleküle in größerer Anhäufung, also Menschen, Bäume, Planeten, Sterne, aber auch freies Gas im Universum, schwarze Löcher, Kometen und Asteriode - das alles zusammen so ca. 4% des Universums, nur!
Und die Photonen? Ohne Photonen würden wir von dem faszinierenden Universum gar nichts sehen. Dennoch macht ihr Anteil gerade mal 0,05 Promille aus.
LG
Es wird vermutet, dass das "Nichts" zwischen der uns sichtbaren Materie aus sogenannter dunkler Materie besteht, die wir aber weder sehen noch in irgendeiner Weise "anfassbar" machen können. Ihre Existenz ist jedoch bewiesen: Es wurden Berechnungen angestellt, das sich mehr als die Hälfte der Masse des Universums aus dunkler Materie zusammensetzen. Es existieren im Universum Anziehungskräfte, die nicht von der uns bekannten Materie erzeugt werden, diese werden der dunklen Materie zugeschrieben. Ausserdem wird gibt es Theorien, dass die dunkle Materie in einer anderen Dimension existiert, als wir wahrnehmen können, und sie deswegen für uns nicht sichtbar ist.
Auch die Dichte der dunklen Materie ist außerordentlich gering- da das Universum so riesig ist. Die Frage wäre ja auch: Was wäre im Vakuum, wenn man auch die dunkle Energie, etc. entfernen würde ?
das "nichts" besteht aus "nichts"
Wow, danke. Genau so stelle ich mir eine Antwort hier vor! Ich habe alles komplett verstanden. Nochmals danke :) Sobald ich kann, werde ich deine Antwort als beste Antwort auszeichnen :)