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Vor ein paar Jahrzehnten las ich einen Artikel (könnte entweder Astronomy, Space oder Science News sein), der darauf hinwies, dass der Inhalt des Universums älter sein könnte als das Universum selbst. Natürlich war dieses Ergebnis so absurd, dass es kurzerhand abgelehnt wurde. Als ich diesen Artikel las, fand ich es jedoch sinnvoll. Sicherlich ist das Universum viel massiver als sein Inhalt, so dass, wie General Relatively voraussagt, die Zeit langsamer erfahren sollte. Diese Schlussfolgerung schien so offensichtlich, dass a) ein Haufen anderer Leute viel klüger war, als ich es mir vorgestellt hätte, und b) daher meine Schlussfolgerung völlig falsch ist. Meine Frage ist also: Warum würde die Masse des Universums nicht dazu führen, dass es die Zeit langsamer erlebt als sein Inhalt, wie GR vorhersagt? (Es gibt ein paar ähnliche Fragen zu SE, aber ich glaube nicht, dass dies ein Duplikat ist.)
Modelle sind unsicher
Ich vermute, Sie beziehen sich auf Altersschätzungen von sehr alten Sternen. Aus bestimmten Observablen lässt sich das Alter eines Sterns bestimmen, unter anderem seine absolute Leuchtkraft, die wiederum eine genaue Messung seiner Entfernung erfordert. Noch heute ergeben die Unsicherheiten Schätzungen mit Mittelwerten, die länger sind als das Alter des Universums, was natürlich unmöglich ist. Zum Beispiel wurde das Alter des Sterns HD 140283 erst 2013 mit 14,46pm0,8$ Milliarden Jahren (Gyr) festgestellt. Dies steht nicht wirklich im Widerspruch zum geschätzten Alter des Universums von $13.798pm0.037$ Gyr; All dies sagt uns, dass unsere Methoden immer noch nicht perfekt sind, sondern dass HD 140283 kurz nach dem Urknall entstanden ist.
Die Zeitdilatation ist klein
Die Allgemeine Relativitätstheorie sagt voraus, dass sich die Zeit in einem Gravitationsfeld langsamer entwickelt. Dies bezieht sich auf einen Beobachter außerhalb des Gravitationsfeldes, und da es keinen externen Beobachter bezüglich des Gravitationsfeldes gibt. des Universums kann die globale Zeit des Universums als die "richtige" Zeit bezeichnet werden. Sie haben Recht, dass die Gesamtmasse des Universums die Zeit im Prinzip langsamer laufen lässt als in einem hypothetischen, leeren Universum, aber fast überall im Universum ist das Gravitationsfeld viel zu schwach, um eine merkliche Ausdehnung zu verursachen. In der Nähe von massiven Objekten, Zeit tut langsam laufen. Auf der Oberfläche eines Sterns beträgt der Zeitdilatationsfaktor ungefähr $(1 - GM/rc^2)^{-1/2} = 1.000002$. Im Inneren des Sterns liegt der Faktor noch näher an Eins, denn nur die Masse zwischen dem Zentrum und dir trägt dazu bei, je weiter du also in den Stern eintauchst (Kinder, probiere das nicht zu Hause aus), die Weniger die Zeitdilatation. Nur wenn Sie den Stern komprimieren, um ihn zu einem Neutronenstern eines Schwarzen Lochs zu quetschen, erhalten Sie eine größere Zeitdilatation. Zum Beispiel stoppt die Zeit an der "Oberfläche" eines Schwarzen Lochs (aber wiederum nur bezüglich eines externen Beobachters; für die Person an der Oberfläche entwickelt sich die Zeit wie erwartet)
Astronomen sind sich einig: Das Universum ist fast 14 Milliarden Jahre alt
Von einem Observatorium hoch über der chilenischen Atacama-Wüste haben Astronomen einen neuen Blick auf das älteste Licht des Universums geworfen.
Ihre Beobachtungen, plus ein bisschen kosmischer Geometrie, legen nahe, dass das Universum 13,77 Milliarden Jahre alt ist – geben oder nehmen Sie 40 Millionen Jahre. Ein Forscher der Cornell University hat einen von zwei Artikeln zu den Ergebnissen mitverfasst, die einer laufenden Debatte in der Astrophysik-Community eine neue Wendung verleihen.
Die neue Schätzung, die auf Daten basiert, die am Atacama Cosmology Telescope (ACT) der National Science Foundation gesammelt wurden, stimmt mit denen des Standardmodells des Universums sowie mit Messungen des gleichen Lichts des Planck-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation überein, der gemessen wurde Reste des Urknalls von 2009 bis '13.
Die Studie wurde in der veröffentlicht Zeitschrift für Kosmologie und Astroteilchenphysik.
Der Hauptautor von "The Atacama Cosmology Telescope: A Measurement of the Cosmic Microwave Background Power Spectra at 98 and 150 GHz" ist Steve Choi, NSF Astronomy and Astrophysics Postdoctoral Fellow am Cornell Center for Astrophysics and Planetary Science, College of Arts und Wissenschaften.
2019 berechnete ein Forscherteam, das die Bewegungen von Galaxien misst, dass das Universum Hunderte von Millionen Jahren jünger ist, als das Planck-Team vorhergesagt hatte. Diese Diskrepanz deutete darauf hin, dass ein neues Modell für das Universum erforderlich sein könnte, und löste Bedenken aus, dass eine der Messreihen falsch sein könnte.
"Jetzt haben wir eine Antwort gefunden, bei der sich Planck und ACT einig sind", sagte Simone Aiola, Forscherin am Center for Computational Astrophysics des Flatiron-Instituts und Erstautorin einer von zwei Veröffentlichungen. "Es spricht dafür, dass diese schwierigen Messungen zuverlässig sind."
Das Universum könnte 2 Milliarden Jahre jünger sein, als wir dachten
Forscher des Max-Planck-Instituts in Deutschland glauben nun, dass das Universum tatsächlich 2 Milliarden Jahre jünger ist, als wir bisher dachten. Auf der Grundlage von Beobachtungen über die jüngste schnelle Expansion des Universums gehen die Wissenschaftler davon aus, dass das Universum weniger als 12 Milliarden Jahre alt ist, nicht 13,8 Milliarden Jahre.
Während der eine Stern im Blickfeld der Erde, die Sonne, stationär zu sein scheint, bewegen sich Sterne tatsächlich langsam wie fast jede andere astronomische Einheit. Astrophysiker sind in der Lage, das Universum grob zu datieren, indem sie die Bewegung der Sterne genau aufzeichnen, die sie in eine Zahl, die als Hubble-Konstante (HÖ), ursprünglich von Edwin Hubble angelegt. Sie gilt als eine der grundlegendsten Zahlen in der Erforschung der Astronomie. Harvard-Professor John Huchra nannte sie einst „die wohl wichtigste kosmologische Entdeckung, die jemals gemacht wurde“.
Das Team von Max Planck stellte fest, dass die Konstante steigt. Die frühere Schätzung, die mit 13,8 Milliarden Jahren korreliert, hatte eine Hubble-Konstante von 70. Die neue Zahl, die damit verbunden ist, dass das Universum weniger als 12 Milliarden Jahre alt ist, beträgt 82,4. Aber es gibt immer noch viele Wissenschaftler, die versuchen, dies herauszufinden. Die Wissenschaftler warnen davor, dass selbst diese neue Zahl um Milliarden von Jahren abweichen könnte.
"Wir haben eine große Unsicherheit darüber, wie sich die Sterne in der Galaxie bewegen", sagt die leitende Studienautorin Inh Jee vom Max-Plank-Institut in Deutschland in einer Pressemitteilung.
Jees Team verwendete die sogenannte Gravitationslinse, die zeigt, dass die Masse das Licht beugt, wie es erstmals mit Einsteins Relativitätstheorie vorhergesagt wurde. Das Gravitationsfeld eines großen Objekts im Weltraum, wie eines Sterns oder eines Planeten, wird einfallendes Licht biegen. Da diese großen Körper Gravitationsfelder haben, die sich in den Weltraum erstrecken (wie die Erde auch den Mond kontrollieren kann), kann einfallendes Licht in großer Entfernung gebrochen werden. Das kann große Raumregionen verzerren. Je größer das Objekt, desto dramatischer die Biegung.
Das Team verwendete eine spezielle Variante des Gravitationslinseneffekts, bekannt als Zeitverzögerungslinseneffekt. Nach Angaben des Max-Planck-Teams nutzt das Time Delay Lensing die "sich ändernde Helligkeit entfernter Objekte, um Informationen für ihre Berechnungen zu sammeln".
Jee und ihr Team haben sich in eine jahrelange Debatte über das Alter des Universums eingelassen. Ein europäisches Team kam 2013 auf eine konstante Hubble-Zahl von 67, während NASA-Wissenschaftler Anfang dieses Jahres eine Konstante von 74 aufstellten. Die neueste Berechnung ist merklich größer als jede andere Schätzung.
Das Alter von etwas so Massivem und Vielfältigem wie dem Universum ist, gelinde gesagt, schwer zu bestimmen. Jee gibt zu, dass die Nummer ihres Teams mit einer Einschränkung verbunden ist. Ihre Zahl kam von der Verwendung von nur zwei Gravitationslinsen, die alle zur Verfügung standen. Das bedeutet, dass die Fehlerquote des Teams groß genug ist, um die Möglichkeit einzubeziehen, dass das Universum tatsächlich älter als berechnet ist, nicht merklich jünger.
"Beobachtungen von mehr Linsensystemen werden erforderlich sein, um den Wert der Hubble-Konstanten einzugrenzen", sagen die Wissenschaftler in der Zusammenfassung des Papiers. Mit anderen Worten, je mehr Daten über das Universum vorliegen, desto mehr Wissenschaftler können sein Alter bestimmen. Gut, dass es so aussieht, als ob das James Webb-Weltraumteleskop endlich kommt.
1600 bis 1900: Das Ende der Unendlichkeit
Der Astronom Johannes Kepler erkannte 1610, dass ein großer Riss in der populären griechisch inspirierten Kosmologie die ganze Zeit darin bestand, den Sternenguckern ins Gesicht zu starren. Wenn ein ewiges Universum eine unendliche Anzahl von Sternen beherbergte, wie viele glaubten, warum erfüllten dann nicht all diese Sterne das Universum mit einem blendenden Licht? Ein dunkler Nachthimmel, überlegte er, deutete auf einen endlichen Kosmos hin, in dem die Sterne schließlich vergehen.
Der Zusammenprall zwischen dem Nachthimmel und dem unendlichen Universum wurde als Olbers Paradoxon bekannt, benannt nach Heinrich Olber, einem Astronomen, der es 1826 populär machte. Eine frühe Version der modernen Lösung stammte ausgerechnet von dem Dichter Edgar Allan Poe. Wir erleben die Nacht, spekulierte er 1848 in seinem Prosagedicht Eureka, denn das Universum ist nicht ewig. Es gab einen Anfang, und seitdem ist nicht genug Zeit vergangen, damit die Sterne den Himmel vollständig erhellen.
Treffen Sie den BOSS, die größte Struktur im Universum (bisher)
Die englische Sprache hat einige Einschränkungen. Ein solches Problem ist die Beschreibung von Größe – Wörter wie groß, gewaltig und immens – kommen nicht annähernd an die Beschreibung der Objekte heran, die Astronomen im Weltraum entdecken. Es gibt definitiv keine Worte, um ihren neuesten Fund zu beschreiben, der als BOSS Great Wall bezeichnet wird, ein Superhaufen von Galaxien mit einem Durchmesser von über 1 Milliarde Lichtjahren und damit die größte bisher im Universum beobachtete Struktur.
Der BOSS ist benannt nach der Baryon Oscillation Spectroscopic Survey—einer internationalen Anstrengung zur Kartierung von Galaxien und Quasaren im frühen Universum—und ist wie ein kosmisches Gewebe. Diese Wand besteht aus 830 separaten Galaxien, die die Schwerkraft eingekesselt hat 160in vier Superhaufen, verbunden durch massive Filamente aus heißem Gas, Joshua Sokol berichtet für New Scientist. Dadurch entsteht eine verdrehte Struktur, die einer kosmischen Wabe ähnelt.
„Im größten Maßstab ähnelt das Universum einem kosmischen Netz aus Materie, das leere Hohlräume umgibt – und diese Wände sind die dicksten Fäden“, schreibt er.
Der BOSS lauert 4,5 bis 6,5 Milliarden Lichtjahre entfernt und hat eine geschätzte Masse, die 10.000-mal größer ist als unsere eigene MilchstraßeAstronomie und Astrophysik.
Sky News erklärt, dass der BOSS zwei Drittel größer ist als der vorherige Rekordhalter, die Sloan Great Wall, die 2003 entdeckt wurde. Außerdem stellt sie sowohl die 1989 entdeckte CfA2-Mauer als auch den Laniakea-Supercluster in den Schatten, in dem sich unsere eigene Milchstraße befindet .
Nicht jeder ist jedoch davon überzeugt, dass der BOSS wirklich der Größte ist. “Ich verstehe nicht ganz, warum sie all diese Funktionen miteinander verbinden, um sie eine einzige Struktur zu nennen,” Allison Coil von der University of California in San Diego gegenüber New Scientist. “Es gibt eindeutig Knicke und Biegungen in dieser Struktur, die es beispielsweise bei der Sloan Great Wall nicht gibt.”
Aber es ist nicht wirklich die Größe der Wand, die zählt. Superhaufen und kosmische Wände wie BOSS und Sloan helfen Forschern, die Physik des Urknalls zu modellieren und die Form des Universums zu kartieren. Und wenn das Forschungstempo anhält, ist es unwahrscheinlich, dass der BOSS das Eckbüro sehr lange behalten wird.
Über Jason Daley
Jason Daley ist ein Autor aus Madison, Wisconsin, der sich auf Naturgeschichte, Wissenschaft, Reisen und Umwelt spezialisiert hat. Seine Arbeit ist erschienen in Entdecken, Populärwissenschaften, Draußen, Männertagebuch, und andere Zeitschriften.
Wie alt ist die Milchstraße?
Wenn Sie eine Geburtstagsfeier für die Milchstraße veranstalten würden, wie viele Kerzen würden Sie auf die Torte stellen? Wie alt ist die Milchstraße? Nun, auch wenn dies eine schwer zu beantwortende Frage ist, so oder so, wie Sie den Kuchen anschneiden, brauchen Sie viele Kerzen. Wenn Sie für jedes Jahr, in dem die Milchstraße gealtert ist, eine Kerze stellen würden, benötigen Sie zwischen 10 und 13,6 Milliarden Kerzen. Das wäre mächtig schwer, alles auf einmal auszublasen.
Die ältesten Sterne der Milchstraße sind 13,4 Milliarden Jahre alt, geben oder dauern 800 Millionen Jahre. Dies ist ziemlich nahe an dem Alter des Universums (das etwa 13,7 Milliarden Jahre beträgt). Indem wir das Alter dieser Sterne messen und dann das Intervall zwischen ihrer Entstehung und dem Tod der vorherigen Sternengeneration berechnen, können wir auf ein ungefähres Alter der Milchstraße von 13,6 Milliarden Jahren kommen. Hier ist ein guter Artikel darüber, wie dieser Prozess funktioniert.
Das Alter der Milchstraße wird bestimmt, indem die Menge an Beryllium gemessen wird, die in einigen der ältesten bekannten Sterne der Milchstraße vorhanden ist. Wasserstoff, Helium und Lithium waren alle gleich nach dem Urknall vorhanden, während schwerere Elemente im Inneren von Sternen produziert und über Supernovae verteilt werden. Beryllium-9 wird jedoch durch Kollisionen kosmischer Strahlung mit schwereren Elementen erzeugt.
Da Beryllium auf diese Weise und nicht in Supernovae gebildet wird, kann es als eine Art “kosmische Uhr” fungieren. Je länger die Dauer zwischen den ersten Sternen, die schwerere Elemente erzeugten, und den Sternen, die Kugelsternhaufen in der frühen Milchstraße bilden, ist, desto mehr Beryllium sollte durch die Exposition gegenüber galaktischer kosmischer Strahlung vorhanden sein. Durch die Messung des Berylliumgehalts der ältesten Sterne der Milchstraße kann das Alter der Milchstraße angenähert werden.
Diese Methode ähnelt der Verwendung des radioaktiven Zerfalls von Kohlenstoff-14 auf der Erde, um das Alter von Fossilien zu bestimmen. Der radioaktive Zerfall von Uran-238 und Thorium-232 ergibt ein Alter der Milchstraße, das dem bei der Messung des Berylliumvorkommens ähnlich ist.
Das Alter der Milchstraße ist jedoch eine knifflige Frage, denn wir können sagen, dass die ältesten Sterne 13,4 Milliarden Jahre alt sind, aber die Galaxie, wie wir sie heute kennen, musste sich immer noch aus Kugelsternhaufen und elliptischen Zwerggalaxien in einem eleganter Gravitationstanz. Wenn man das Alter der Milchstraße als die Entstehung der galaktischen Scheibe definieren möchte, wäre unsere Galaxie viel jünger. Es wird angenommen, dass sich die galaktische Scheibe erst vor etwa 10 – 12 Milliarden Jahren gebildet hat.
Hier ist ein Artikel darüber, wie sich die Ausbuchtung in der Milchstraße früher als der Rest gebildet haben könnte. Außerdem haben wir auf Astronomy Cast eine Sendung über die Milchstraße aufgenommen.
Rette die Schuppentiere
Schuppentiere sind eines der interessantesten Tiere der Welt. Sie sind die einzigen Säugetiere, die von Kopf bis Schwanz mit Schuppen bedeckt sind. Da sie keine Zähne haben, fressen sie absichtlich Steine (und knabbern an ihren eigenen Schuppen), um die Nahrung in ihrem Magen aufzubrechen. Wenn sie sich in eine Verteidigungsposition rollen, können ihre Schuppen den Kiefern eines Löwen oder Tigers widerstehen und, ein bisschen wie Stinktiere, können sie eine stinkende Flüssigkeit abgeben, um potenzielle Raubtiere abzuschrecken.
Leider sind einige Arten vom Aussterben bedroht. Aufklärung und Sensibilisierung sind wichtige Aspekte ihres Schutzes.
Die traditionelle chinesische Medizin ist weit entfernt von einer urigen, alten Weisheit. Stattdessen handelt es sich um einen milliardenschweren Schwarzmarkt, auf dem Bären gequält und Schuppentiere gehäutet werden. Es ist ein führender Faktor, der das Aussterben einiger Arten vorantreibt. Dies zu wissen, gibt uns die Möglichkeit und die Werkzeuge, um es zu stoppen. Strafverfolgung und Maßnahmen zur Bekämpfung des Menschenhandels sind unzureichend. Wir müssen die Ursachen des Schuppentierhandels bekämpfen.
Jonny Thomson lehrt Philosophie in Oxford. Er betreibt einen beliebten Instagram-Account namens Mini Philosophy (@philosophyminis). Sein erstes Buch ist Mini Philosophy: A Small Book of Big Ideas.
Älteste Lichter im Kosmos zeigen, dass das Universum fast 14 Milliarden Jahre alt ist
ITHAKA, N.Y. — Wie lange ist es her seit Anbeginn der Zeit? Es mag wie eine dumme Frage erscheinen, auf die es keine Antwort gibt, aber Forscher der Cornell University sagen, dass ihre Scans des Weltraums frühere Schätzungen über das Alter des Universums bestätigt haben. Ihre Studie stellt fest, dass sich der Kosmos einem großen Meilenstein nähert, da er sich seinem 14-milliardsten Geburtstag nähert.
Daten des Observatoriums in der chilenischen Atacama-Wüste, zusammen mit etwas kosmischer Geometrie, zeigen, dass das Universum 13,77 Milliarden Jahre alt ist – plus oder minus etwa 40 Millionen Jahre. Die Ergebnisse stützen auch eine weitere Studie des Planck-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation. Dieser maß die Überreste des Urknalls zwischen 2009 und 2013.
Die neue Analyse, die Daten des Atacama Cosmology Telescope (ACT) der National Science Foundation sammelt, befasst sich auch mit den ältesten Lichtquellen im Universum. Die Ergebnisse stimmen auch mit einem Standardmodell des Universums überein, das Astronomen verwendet haben.
Eine Studie, mit der der neue Bericht nicht übereinstimmt, ist eine Studie aus dem Jahr 2019, die sich mit der Bewegung von Galaxien befasst. Dieses Forscherteam behauptet, dass das Universum Hunderte von Millionen Jahren jünger ist, als die Cornell-Astronomen vermuten.
„Jetzt haben wir eine Antwort gefunden, bei der sich Planck und ACT einig sind“, sagt die Erstautorin der Studie, Simone Aiola, Forscherin am Center for Computational Astrophysics des Flatiron-Instituts, in einer Universitätsmitteilung. „Das spricht dafür, dass diese schwierigen Messungen zuverlässig sind.“
Wie der Hubble dazu beiträgt, das Zeitalter des Universums zu beleuchten
Forscher sagen, dass die Kenntnis des Alters des Universums auch zeigt, wie schnell es sich ausdehnt. Seit dem Urknall glauben Wissenschaftler, dass sich unser Universum vom Zentrum dieser großen Explosion nach außen ausdehnt. Die Geschwindigkeit dieser Bewegung wird Hubble-Konstante genannt.
Die neuen Beobachtungen der ACT-Studie besagen, dass die Hubble-Konstante 67,6 Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec beträgt. Das bedeutet, dass ein Objekt, das einen Megaparsec (3,26 Millionen Lichtjahre) von der Erde entfernt durch den Weltraum schwebt, sich mit 67,6 Kilometern pro Sekunde von unserem Planeten entfernt. Diese Messungen stimmen fast genau mit den Messwerten des Planck-Satellitenteams überein, das eine Hubble-Konstante von 67,4 Kilometern pro Sekunde pro Megaparsec aufzeichnete.
Die Studie von 2019 argumentiert jedoch, dass die Hubble-Konstante 74 Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec beträgt. Wenn dies zutrifft, würde dies bedeuten, dass Objekte mit höherer Geschwindigkeit durch den Weltraum driften und seit dem Urknall weniger Zeit benötigen, um dorthin zu gelangen.
„Ich hatte keine besondere Vorliebe für einen bestimmten Wert – es würde auf die eine oder andere Weise interessant werden“, sagt Hauptautor Steve Choi, ein NSF Astronomy and Astrophysics Postdoctoral Fellow am Cornell Center for Astrophysics and Planetary Science. „Wir finden eine Expansionsrate, die der Schätzung des Planck-Satellitenteams entspricht. Dies gibt uns mehr Vertrauen in die Messungen des ältesten Lichts des Universums.“
Verpassen Astronomen etwas im Weltraum?
Obwohl Choi und sein Team zuversichtlich sind, dass sie das richtige Alter des Universums herausgefunden haben, lässt der Unterschied in den Messungen sie glauben, dass sie möglicherweise nicht das vollständige Bild des Kosmos haben. Einer der großen Streitpunkte sind die Unterschiede zwischen lokalen Messungen und entfernten Raummessungen.
„Die wachsende Spannung zwischen diesen entfernten und lokalen Messungen der Hubble-Konstanten deutet darauf hin, dass wir möglicherweise kurz vor einer neuen Entdeckung in der Kosmologie stehen, die unser Verständnis der Funktionsweise des Universums verändern könnte. Es unterstreicht auch, wie wichtig es ist, unsere Messungen des CMB (kosmischer Mikrowellenhintergrund) mit ACT sowie die zukünftigen Simons-Observatoriums- und CCAT-prime-Projekte, die wir jetzt bauen, zu verbessern“, sagt Co-Autor Michael Niemack.
Alter des Universums vs. sein Inhalt - Astronomie
D er Begriff „Evolution“ bezieht sich normalerweise auf die biologische Evolution von Lebewesen. Aber auch die Prozesse, durch die Planeten, Sterne, Galaxien und das Universum entstehen und sich im Laufe der Zeit verändern, sind auch Arten von "Evolution". In all diesen Fällen gibt es Veränderungen im Laufe der Zeit, obwohl die damit verbundenen Prozesse sehr unterschiedlich sind.
In den späten 1920er Jahren machte der amerikanische Astronom Edwin Hubble eine sehr interessante und wichtige Entdeckung. Hubble machte Beobachtungen, die er so interpretierte, dass sie zeigen, dass sich ferne Sterne und Galaxien in alle Richtungen von der Erde entfernen. Darüber hinaus nehmen die Geschwindigkeiten der Rezession mit der Entfernung zu, eine Entdeckung, die seit Hubbles Zeiten durch zahlreiche und wiederholte Messungen bestätigt wurde. Die Implikation dieser Ergebnisse ist, dass sich das Universum ausdehnt.