NASA, ESA, CSA, Ivo Labbe (Swinburne), Rachel Bezanson (Universität Pittsburgh)
- Wenn das Universum 200 Milliarden Billionen Sterne hat, warum sieht es dann überall so schwarz aus?
- Vielleicht liegt es daran, dass die meisten Sterne so weit entfernt sind? Nicht ganz.
- Der Astronom Brian Jackson erklärt, warum die Antwort etwas komplexer ist.
Die Frage, warum der Weltraum dunkel ist, obwohl er voller Sterne ist, wird schon so lange gefragt, dass diese Frage einen besonderen Namen hat – das Olbers-Paradoxon.
Astronomen schätzen, dass es etwa sind 200 Milliarden Billionen Sterne im beobachtbaren Universum. Und viele dieser Sterne sind genauso hell oder sogar heller als unsere Sonne. Warum ist der Weltraum also nicht mit gleißendem Licht erfüllt?
Ich bin Astronom der Sterne und Planeten – auch solche außerhalb unseres Sonnensystems – und ihre Bewegung im Weltraum untersucht. Die Untersuchung entfernter Sterne und Planeten hilft Astronomen wie mir zu verstehen, warum der Weltraum so dunkel ist.
Man könnte vermuten, dass das daran liegt, dass viele Sterne im Universum sehr weit von der Erde entfernt sind. Es stimmt natürlich, dass ein Stern umso weniger hell erscheint, je weiter er entfernt ist – ein Stern, der zehnmal weiter entfernt ist, sieht 100mal schwächer aus. Aber es stellt sich heraus, dass dies nicht die ganze Antwort ist.
Stellen Sie sich eine Blase vor
Stellen Sie sich für einen Moment vor, dass das Universum so alt ist, dass das Licht selbst der am weitesten entfernten Sterne Zeit hatte, die Erde zu erreichen. In diesem imaginären Szenario bewegen sich alle Sterne im Universum überhaupt nicht.
Stellen Sie sich eine große Blase vor, in deren Mittelpunkt die Erde steht. Wenn die Blase einen Durchmesser von etwa 10 Lichtjahren hätte, würde sie etwa ein Dutzend Sterne enthalten. Natürlich würden viele dieser Sterne von der Erde aus in mehreren Lichtjahren Entfernung ziemlich dunkel aussehen.
Wenn man die Blase weiter auf 1.000 Lichtjahre im Durchmesser vergrößert, dann auf 1 Million Lichtjahre und dann auf 1 Milliarde Lichtjahre, werden die am weitesten entfernten Sterne in der Blase noch schwächer aussehen. Aber es gäbe auch immer mehr Sterne in der immer größeren Blase, die alle Licht beitragen würden.
Auch wenn die am weitesten entfernten Sterne immer dunkler aussehen, gäbe es noch viel mehr davon und der gesamte Nachthimmel sollte sehr hell aussehen.
Es scheint, als wäre ich wieder da, wo ich angefangen habe, aber tatsächlich bin ich der Antwort etwas näher gekommen.
Das Alter ist wichtig
In der Illustration der imaginären Blase habe ich Sie gebeten, sich vorzustellen, dass sich die Sterne nicht bewegen und dass das Universum sehr alt ist. Aber das Universum ist nur etwa 13 Milliarden Jahre alt.
Auch wenn das aus menschlicher Sicht eine erstaunlich lange Zeit ist, ist sie aus astronomischer Sicht kurz. Es ist kurz genug, dass das Licht von Sternen, die weiter als etwa 13 Milliarden Lichtjahre entfernt sind, die Erde noch nicht tatsächlich erreicht hat. Und so erstreckt sich die eigentliche Blase um die Erde, die alle Sterne enthält, die wir sehen können, nur etwa 13 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt.
Es gibt einfach nicht genug Sterne in der Blase, um jede Sichtlinie auszufüllen. Natürlich kann man Sterne sehen, wenn man in einige Himmelsrichtungen schaut. Wenn Sie andere Teile des Himmels betrachten, können Sie keine Sterne sehen.
Und das liegt daran, dass in diesen dunklen Flecken die Sterne, die Ihnen die Sicht versperren könnten, so weit entfernt sind, dass ihr Licht die Erde noch nicht erreicht hat. Mit der Zeit wird das Licht dieser immer weiter entfernten Sterne Zeit haben, uns zu erreichen.
Die Doppler-Verschiebung
Man könnte sich fragen, ob der Nachthimmel irgendwann vollständig erleuchtet wird. Aber das bringt mich zurück zu der anderen Sache, von der ich Ihnen gesagt habe, dass sie sich vorstellen soll: dass sich nicht alle Sterne bewegen. Das Universum dehnt sich tatsächlich aus, wobei sich die am weitesten entfernten Galaxien mit nahezu Lichtgeschwindigkeit von der Erde entfernen.
Weil sich die Galaxien so schnell entfernen, wird das Licht ihrer Sterne in Farben gedrängt, die das menschliche Auge nicht sehen kann. Dieser Effekt wird Doppler-Verschiebung genannt. Selbst wenn es genug Zeit hätte, Sie zu erreichen, könnten Sie das Licht der am weitesten entfernten Sterne mit Ihren Augen immer noch nicht sehen. Und der Nachthimmel wäre nicht vollständig erleuchtet.
Wenn Sie noch länger warten, werden irgendwann alle Sterne ausbrennen – Sterne wie die Sonne leben nur etwa 10 Milliarden Jahre. Astronomen gehen davon aus, dass das Universum in ferner Zukunft – in tausend Billionen Jahren – dunkel werden und nur noch von stellaren Überresten wie Weißen Zwergen und Schwarzen Löchern bewohnt sein wird.
Auch wenn unser Nachthimmel nicht vollständig mit Sternen gefüllt ist, leben wir in einer ganz besonderen Zeit im Leben des Universums, in der wir das Glück haben, einen reichen und komplexen Nachthimmel voller Licht und Dunkelheit zu genießen.
Brian Jackson ist außerordentlicher Professor für Astronomie an der Boise State University.
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