Warum gibt es so viele Objekte in der Universumsrunde?

Über die Form von Seifenblasen und das beobachtbare Universum selbst

Dieses Bild aus blauem Marmor von der NASA zeigt, wie perfekt die Kugel der Erde tatsächlich ist. Aufgrund ihrer Rotation hat die Erde am Äquator jedoch eine leichte Ausbuchtung von 41 km, was sie zu einem abgeflachten Sphäroid macht.

In einer der schönsten Interpretationen des Nachthimmels stellt Vincent Van Gogh die Sterne nicht als bloße Lichtflecke vor dem dunklen Hintergrund des leeren Raums dar, sondern als turbulente und lyrische Farbkreise, die jedes warme Zentrum mit der Hülle umgeben liebevolle, unerschrockene Farbe. Die Sterne sind jedoch nicht die einzigen, die kugelförmig sind, ebenso der Halbmond in der oberen rechten Ecke und die hell erleuchtete Venus, die sich rechts neben der reichen und öligen Zypresse befindet. Obwohl in diesem Bild nicht sichtbar, ist selbst die Erde im Vordergrund selbst rund. Es scheint, als würden Objekte in der Natur zu dieser runden Form hingezogen. Selbst unser Bild vom beobachtbaren Universum ist rund. Aber warum?

Die sternenklare Nacht von Vincent Van Gogh, 1889.

Es hat mit einigen grundlegenden Gesetzen der Physik zu tun. Bei der Kugel handelt es sich um eine Form, die mit der geringsten Oberfläche das meiste Volumen zulässt. Es ist ein sehr effizienter Weg, Objekte einzuschließen und ermöglicht, dass jeder Punkt auf seiner Oberfläche genauso weit vom Mittelpunkt entfernt ist wie jeder andere Punkt. Dies ist anders als bei einem Würfel, bei dem die Ecken weiter von der Mitte entfernt sind und einige Bereiche der Oberfläche schwächer sind als andere. Die Kräfte der Natur mögen Zustände mit niedriger Energie und sie minimieren die Oberfläche von Objekten so weit wie möglich. Dies trifft zu, wenn Sie etwas beobachten, das so klein wie ein Regentropfen oder flüssiges Metall ist, oder wenn Sie etwas auf der Skala von Monden und Sternen beobachten.

Die Schwerkraft ist einer der größten Einflüsse auf die Kugelform von Objekten. Mit der Schwerkraft gibt es ein Zentrum, in das alle Objekte gezogen werden. Deshalb erzeugen die zerbröckelnden Berggipfel der Erde Trümmer, die in die Täler fallen und tief unter ihnen liegen. Die Schwerkraft glättet den Planeten und reduziert dabei, wie viel Energie der Planet ausdrückt. Der Planet will den niedrigsten Energiezustand haben. Für uns hier als Entdecker auf der Erde scheint es alles andere als glatt zu sein. Es gibt die abfallenden Tiefen des Ozeans und die unterirdischen Höhlen, die rauschenden Gebirgszüge und die drückenden Bäume. Aber wenn wir viel größer wären - wenn der Planet in unsere Hände passen könnte - könnten wir das niemals sagen. Wenn Sie mit den Fingern über den Globus laufen, würde sich das einwandfrei glatt und nass anfühlen. Zwischen den höchsten und tiefsten Punkten (Everest und Marianengraben) besteht nur ein Unterschied von 20 km. Ein Unterschied von 13 Meilen auf einem Planeten mit einem Durchmesser von 8.000 Meilen.

Wie stark die Schwerkraft in der Form eines Objekts eine Rolle spielt, hängt von der Größe des Objekts ab. Deshalb bemerken wir vielleicht Dinge, die nicht rund sind, um uns herum: Blumen, Fische, Zuckerrohr, Menschen. Bei einem Durchmesser von weniger als 2.574 km ist die Schwerkraft nicht immer einflussreich genug, um sie rund zu machen. Ein perfektes Beispiel dafür sind die ungeraden und unförmigen Körper von Asteroiden im Vergleich zur Kugel des Mondes mit einer Durchmesser von 2.100 Meilen (3.380 km).

Wenn wir Objekte bemerken, die nicht rund sind, kann dies darauf hindeuten, was in der Umgebung des Objekts geschieht. Häufige Störungen sind Gezeitenkräfte wie die durch den Mond auf unsere Ozeane ausgeübten Kräfte, kosmische Einflüsse und die Rotationsgeschwindigkeit. Die Milchstraße der Milchstraße mag jetzt flach und dunstig sein, begann aber als Kugel aus rotierendem Gas. Als sie zusammenbrach und sich schneller zu drehen begann, dehnten die Zentripetalkräfte die Galaxie nach links und rechts aus, während die Milchstraße von oben nach unten papierartig flach wurde. Dies ist auf die Erhaltung des Drehimpulses zurückzuführen, der die Beschleunigung großer Objekte fördert, wenn sie kleiner werden, um die Größenreduzierung auszugleichen. Aber es gibt Sterne außerhalb der Milchstraßenstruktur, die als Erinnerung daran erinnert werden, dass die Galaxie als volle und trübe Kugel begann.

Ein Foto der Sonne von der NASA.

Unsere Sonne ist noch runder als die Erde. Dies ist auf die Zusammensetzung heißer Gase zurückzuführen, die für die Schwerkraft leichter zu handhaben sind als die felsige Oberfläche unseres Planeten. Das rundeste natürliche Objekt im Universum ist jedoch ein anderer Stern mit der Bezeichnung KIC 11145123. Er ist doppelt so groß wie die Sonne und dreht sich dreimal langsamer. Dadurch kann er seine Form beibehalten und sich nicht abflachen. Wissenschaftler glauben, dass dies auf eine Trennung zwischen der inneren und der äußeren Schicht des Sterns zurückzuführen ist, wodurch er den Anschein erweckt, dass er sich viel schneller dreht, als er tatsächlich ist. Der Grund für die Unterbrechung ist noch nicht bekannt, könnte aber an einem Magnetfeld um das Objekt liegen.

In kosmischen Körpern wie dem Ringnebel wirkt leichter Druck gegen die Schwerkraft und verleiht dem Nebel seine unverwechselbare Form. Wenn Sterne anfangen sich zu formen und wunderschön auszuleuchten, zieht jeder sie mit Gas und Staub an und schafft so einen ständigen Wettbewerb, der sich auf den gesamten Nebel auswirkt. In manchen Fällen können jedoch Regionen mit höherer Dichte ein Kettenereignis auslösen, bei dem die Gravitationskräfte erneut zu dominieren beginnen. Diese dichten Bereiche verschmelzen und können so groß werden wie Planeten, wodurch sie mehr von einem Schwerefeld sind und die wiedererkennbare Form der Kugel wieder erzeugen.

Der Ringnebel. Bild von AURA / STScI / NASA.

Wir befinden uns im Zentrum des gesamten beobachtbaren Universums, das 13 Milliarden Lichtjahre in alle Richtungen ausdehnt. Das ist alles Licht, das genug Zeit hatte, um unser Sonnensystem zu erreichen. Wir haben noch nicht die Technologie, um herauszufinden, was jenseits dieser Grenze liegt, aber was wir sehen können, ist ein Marmor, eine Kugel, die alles umfasst, von dem wir wissen, dass es existiert. Die Kugel ist dann wie die Punkte in einem Pointillismus-Gemälde. Zuerst unscheinbar, dann zu einem Bild voller Details und Leben zusammengefügt, das auf den ersten Blick nur einen einzigen Farbball darstellt und dennoch ein perfektes Beispiel für unsere physikalischen Gesetze in einer weichen, eleganten Form ist.