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Einführung

Einführung

Von Galaxien, Quarks und Kollisionen

„Wie alles begann“ lädt ein zu einer Spurensuche, die uns 13,8 Milliarden Jahre zurück zum Ursprung des Universums führt – zum URKNALL. Im Zentrum stehen Fragen, die uns Menschen seit Jahrhunderten beschäftigen und uns an die Grenzen unseres Vorstellungsvermögens bringen.

Wir starten auf der Erde und reisen durch unser Sonnensystem und über weit entfernte Galaxien bis an den Rand des sichtbaren Universums. Dahinter verborgen liegen die ersten 380.000 Jahre nach dem Urknall. Bereits innerhalb der ersten 100 Sekunden nach dem Urknall entstanden sämtliche Bausteine und die fundamentalen Gesetze des Universums. An ihrer weiteren Entschlüsselung wird auch heute noch intensiv geforscht. Viele Fragen können die Wissenschaftler:innen – viele davon hier aus Hamburg! – bereits beantworten, andere entziehen sich noch allen Erklärungsversuchen. Aber wir sind dran – kommen Sie mit auf ein Forschungsabenteuer.

wir fragen uns

Wo hat der Urknall stattgefunden?

Wie laut war der Urknall?

Was ist „Nichts“?

Wie alt ist das Universum?

Was ist Zeit?

Seit wann gibt es die Zeit?

Hat das Universum einen Anfang und ein Ende?

Ist das Universum überall gleich alt?

Gibt es etwas Schnelleres als Licht?

Woraus besteht unser Universum?

Wie viele Sterne gibt es im Universum?

Gibt es Ordnung im Universum?

Welche Kräfte gibt es im Universum?

Was sind Gravitationswellen?

Woraus besteht Materie?

Welche Eigenschaften hat das Higgs-Teilchen?

Gibt es mehrere Higgs-Teilchen?

Wie kam das Leben auf die Erde?

Sind wir allein im Universum?

Was war vor dem Urknall?

„Wie alles begann“ – Über diese Ausstellung

Diese Ausstellung begann im Jahr 2016 in Wien. Im Naturhistorischen Museum (NHM) traf sie mit ihren eindrucksvollen Bildern und Exponaten, der lässig erzählten Wissenschaft und den eingestreuten von Wissenschaft inspirierten Kunstwerken den Nerv des Publikums. Vom 16. Oktober 2016 bis 20. August 2017 kamen zehntausende Besucher:innen, um mehr über Quarks, Galaxien und Kollisionen zu erfahren. Die Ausstellung ist eine Zusammenarbeit zwischen dem NHM Wien und dem Institut für Hochenergiephysik (HEPHY) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften.

Die Forschenden aus Österreich arbeiten eng mit Kolleg:innen aus aller Welt zusammen, auch mit Hamburger Wissenschaftler:innen aus der Astrophysik, der Teilchenphysik und der Mathemetischen Physik von der Universität Hamburg und dem Forschungszentrum DESY. Die waren von der Ausstellung so begeistert, dass sie HEPHY und NHM überreden konnten, die Ausstellung im Rahmen des Exzellenzclusters Quantum Universe in Hamburg zeigen zu dürfen. Mit dem Museum der Arbeit konnten sie auch einen fantastischen Ausstellungsort gewinnen.

Wie auch in Wien spielt die Kunst in dieser Ausstellung eine große Rolle – fünf Hamburger Künstler:innen präsentieren hier ihre Werke. Bei vielen Exponaten werden Sie sich fragen: „Ist das Wissenschaft oder ist das Kunst?“ Das ist volle Absicht ...

Da man auch in Hamburg an den großen Fragen der Menschheit forscht, haben wir zu der Wiener Ausstellung ein paar lokale Schwerpunkte hinzugefügt: Woran arbeitet man hier vor Ort, was bringt mir das alles und was kommt als Nächstes?

Wir wünschen Ihnen viel Spaß, Inspiration und viele neue Erkenntnisse!

Hinaus in den Kosmos – zurück in die Vergangenheit

Unser Universum ist 13,8 Milliarden Jahre alt. Die Ausstellung führt Sie vom Hier und Jetzt hinaus in die Weiten des Universums und zurück in die Vergangenheit. Jeder Schritt bringt Sie dem Anfang von allem – dem Urknall – ein Stückchen näher.

Die Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit: Eine knappe Sekunde braucht das Licht, um vom Mond zu uns zu reisen, knappe acht Minuten von der Sonne, über vier Jahre vom nächsten Stern und mehr als 2.500.000 Jahre von der Andromeda-Galaxie, weil die Galaxie 2.500.000 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Wenn das Licht uns von dort erreicht, ist es also 2.500.000 Jahre alt, und wir sehen die Andromeda-Galaxie also, wie sie „früher“ war. Licht aus entfernten Galaxien zeigt uns, wie das Universum in der Vergangenheit aussah und beschaffen war. Wir blicken also zurück in der Zeit.

Schematische Abbildung: In bunten Farben und mithilfe von Kreisen und weißen Kegeln ist die Entstehung des Universums von Urknall (rechts) bis zu unser Erde heute (links) dargestellt. Für eine ausführliche Beschreibung der einzelnen Elemente siehe Bild 2 und Bild 3.
Illustration: Kriemhild Repp, NHM Wien
Schematische Abbildung: Ganz rechts ist der Urknall wie eine leuchtende Sonne weiß-gelb dargestellt. Von da aus nach links folgt der gelbe Bereich, in welchem bunte Kreise unsere Elementarteilchen darstellen (Quark-Gluon-Plasma). Es folgt ein rötlicher Bereich mit zwei großen Kreisen mit je drei kleineren Kreisen in der Mitte (Proton und Neutron). Der nächste Bereich in magenta zeigt einen Klumpen aus zwei roten und zwei blauen Kugeln (Atomkern). Es folgt ganz links der lilane Bereich in dem mit kleinen gelben und blauen Kugeln Plasma dargestellt ist. Um die Zusammenhänge darzustellen, sind die einzelnen Kugeln mit weißen Kegeln verbunden. Unter dem Schema ist in gelb eine Zeitskala vom Urknall bis 380.000 Jahre nach dem Urknall abgebildet.
Illustration: Kriemhild Repp, NHM Wien
Fortsetzung der schematische Abbildung: Ganz rechts ist wieder der Klumpen aus roten und blauen Kugeln sowie zwei gelbe Kugeln zu sehen (Atomkern und zwei Elektronen). Insgesamt stellt dies ein Atom dar. Links davon ist ein schwarzer Kreis mit bunten Flecken, die Galaxien abbilden, zu sehen. Daneben ist eine spezielle bläuliche Spiralgalaxie (Milchstraße) abgebildet. Dann folgt ein Stern in orange (die Sonne). Schräg links über der Sonne sind kleine Kreise, die Planeten abbilden, zu sehen. Ganz links wird die Erde dargestellt. Man sieht ein rundes Bild von ihr, auf dem Kontinente und Wasser zu erkennen sind. Unter dem Schema ist in gelb eine Zeitskala von 20 Millionen Jahre bis 13,8 Milliarden Jahre nach dem Urknall abgebildet.
Illustration: Kriemhild Repp, NHM Wien

Lehrmaterial

Hier finden Sie einen spannenden Artikel von Science in School, in dem drei Aktivitäten beschrieben werden um Schüler:innen ab 10 Jahren das Prinzip physikalischer Forschung näher zu bringen.

Ammonit

Die Gesteinsknolle aus jurassischem Gestein enthält Abdrücke und sogar Schalenreste von Ammoniten, Verwandten der heutigen Tintenfische, die vor rund 190 Millionen Jahren lebten. Die Tiere schwammen im Gebiet des heutigen Skandinaviens unter vermutlich subtropischen Bedingungen im Meer. Während einer Vereisungsphase wurden sie – längst fossilisiert – Millionen Jahre später von einem Gletscher als eiszeitliches Geschiebe nach Norddeutschland transportiert.
Das Foto zeigt ein braun-beiges Gestein, in das ein schneckenförmiger Ammonit eingewachsen ist.
Leihgabe des Leibniz-Instituts zur Analyse des Biodiversitätswandels / Sammlungen Universität Hamburg
Liasgeschiebe mit Ammoniten (Harpoceras elegans), Jura, ca. 190 Millionen Jahre, Ahrensburg, Forst Hagen, leg. Stöver

Fossile Pflanze

Erst vor rund 450 Millionen Jahren entwickelten sich die ersten Landpflanzen, und es dauerte noch einmal beinahe 100 Millionen Jahre, bis die frühesten Wälder entstanden. Diese wurden vor 350 Millionen Jahren noch von Sporenpflanzen dominiert, zum Beispiel von meterhohen Farnen, Schachtelhalmen und Bärlappgewächsen. Die Ausbreitung dieser Pflanzen ermöglichte im Zusammenhang mit Meeresspiegelschwankungen die Entstehung von Steinkohle, verursachte aber auch eine globale Vereisung.
Das Foto zeigt vor schwarzem Hintergrund einen dunkelgrauen Stein. Die Oberfläche des Steins hat die Struktur von Baumrinde.
Leihgabe des Leibniz-Instituts zur Analyse des Biodiversitätswandels / Sammlungen Universität Hamburg
Rinde eines fossilen Bärlappgewächses (Lepidodendron), Karbon, ca. 350 Millionen Jahre

Fossiler Zahn

In der Oberkreide, zwischen rund 100 und 66 Millionen Jahren vor heute, herrschte weltweit ein warmes Treibhausklima. Durch den hohen Meeresspiegel der damaligen Zeit waren viele Kontinente zu großen Teilen von Flachmeeren überflutet, und Europa ähnelte dem heutigen Indonesien. Viele Reptilien entwickelten sich zu Meerestieren, darunter eine den Waranen verwandte Gruppe, die Mosasaurier. Sie wurden rund 10 Meter lang und waren gefährliche Beutejäger.
Das Foto zeigt einen versteinerten schwarzen Eckzahn auf einem beigen Untergrund.
Leihgabe des Leibniz-Instituts zur Analyse des Biodiversitätswandels / Sammlungen Universität Hamburg
Fossiler Zahn des Meeresreptils Mosasaurus, Kreide, ca. 70 Millionen Jahre, Falkenberg bei Maastricht

Eisenmeteorit

Der Meteorit trat im Pleistozän vor ca. 50 000 Jahren in die Erdatmosphäre ein und zerbrach dabei in mehrere Fragmente. Durch deren Einschlag entstand der bekannte, 1,2 km große Barringer-Krater. Sein Ursprung könnte mit dem Schmelzen von Asteroiden zu tun haben, als diese durch Kollisionen mit anderen Asteroiden erhitzt wurden. Dieser Meteorit ist etwa 4,560,000,000 Jahre alt und kommt aus dem Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter, 480.000.000 bis 630.000.000 km von der Erde entfernt.

Das Foto zeigt einen schwarzen Meteoriten vor beigem Hintergrund. Vorne rechts vor dem Meteorit liegt ein schwarz-weiß-rotes Längenmaß. Die Oberfläche des Meteoriten ist sehr strukturiert.
Leihgabe / On loan from: Museum der Natur/Mineralogie, Hamburg
91 kg schweres Fragment des Canyon-Diablo-Meteoriten (Arizona, USA)

Julia Münstermann

Entropy (2020–2022)

Als physikalisches Maß bezeichnet Entropie die Unordnung, auf deren Maximierung das Universum zusteuert. Dem wirkt die Schwerkraft entgegen, die Gebilde wie Galaxien, Sonnensysteme, Sterne und Planeten hervorbringt. In ihrer Serie Entropy setzt Julia Münstermann die widerstrebenden Prinzipien von Ordnung und Unordnung, Struktur und Chaos bildstiftend ein. Die an schwarz-weiße Aufnahmen leistungsstarker Weltraumteleskope erinnernde Gruppe von prozesshaften Tuschearbeiten evoziert Ansichten von interstellaren Nebeln, schwarzen Löchern, Stern-Clustern und anderen kosmischen Phänomenen: Blicke in die Tiefen des Alls, das in immer anderer Gestalt erscheint. Die im weiten Feld der Malerei aktive Künstlerin, die sich mit naturwissenschaftlicher Forschung und der Visualisierung des Unfassbaren beschäftigt, führt hier Absicht und Zufall in einem ästhetischen Experiment zusammen. In ihren kosmischen Bildräumen trifft dabei flüssige Tusche auf Salzkristalle, deren Lösungsenergie unberechenbare, galaktisch wirkende Strukturen erzeugt. So wird im Bildraum die Entstehung von Formationen im Weltraum nachgespielt, die der Konfrontation von Ordnung und Chaos entspringen.