Warum es nachts dunkel wird

 Ein Paradoxon, das eigentlich keins ist....

Schon mit dem freien Auge können wir aus dem Anblick des Sternenhimmels bedeutende Informationen über den Kosmos als Ganzes erhalten:

Der Himmel zwischen den Sternen ist dunkel  und wir erkennen die Sterne als einzelne Lichtpunkte. Das  ist nicht selbstverständlich, wie schon Johannes Kepler und der Bremer Arzt Heinrich Olbers erkannt haben. Kepler schrieb schon 1610 an Galilei, dass ein unendlich großes Universum zu  einem „Himmelsgewölbe so hell wie die Sonne“ führen müsste.

Was war ihre Überlegung?

Wäre die Sonne doppelt so weit entfernt, würden wir nur ein Viertel der Energie erhalten, aber die Sonnenscheibe wäre auch nur ein Viertel, so groß.

Die "Flächenhelligkeit" der Sonne bliebe also gleich, sie ist unabhängig von der Entfernung.

Wir wissen heute, dass Galaxien und nicht Sterne die Bausteine des Universums sind. Hunderte von Milliarden von Galaxien können wir mit modernen Teleskopen nachweisen. Zwischen ihnen ist der Himmel aber ebenfalls schwarz.

Wäre unser  Universum aber Billionen mal größer, so würden  die Galaxien am Himmel lückenlos aneinandergereiht sichtbar sein, das Himmelsgewölbe wäre so hell wie es Kepler erwartet hat. Natürlich müsste dann  der Kosmos auch ausreichend alt sein, damit uns das Licht dieser weitentfernten Galaxien überhaupt  erreichen könnte. 

In einem ausreichend altem und ausreichend großem Universum würde es somit also nachts nicht dunkel werden.

Ein Blick an den Sternenhimmel zeigt uns aber etwas anderes: Der Raum zwischen Sternen und Galaxien ist dunkel. Der Kosmos muss  also so jung sein,  dass uns noch nicht das Licht aller Galaxien erreicht hat. Und er muss so klein sein, dass wir in Bereiche sehen, in  denen es noch keine Galaxien gegeben hat. Der dunkle Himmel über uns zeigt uns, dass wir  den Anfang unseres Kosmos vor fast 14 Milliarden Jahren beobachten können.

Ein  Beispiel soll dies verdeutlichen: Wenn wir in einem dichten Urwald stehen, dann verschmelzen in der Ferne die Bäume scheinbar miteinander, der Wald ist für unsere Blicke undurchdringbar. Anders sieht es aus, wenn wir aus einem  schmalen dichten Wald heraus auf junge dünne  Bäume und dann über eine Schonung weiter in eine baumlose Ebene blicken. So ist es auch beim Blick in die Ferne des Kosmos: Wir blicken aus unserer Galaxie hinaus, sehen im großer Entfernung schließlich junge kleine Galaxien und dann das dunkle junge Universum ohne Sterne, ohne Galaxien, wir blicken in die Schwärze des Anfangs unseres Kosmos.

 Rot statt Schwarz?

Die Galaxien haben sich aus aber dem heißen Urknallgas vor 13,8 Milliarden Jahren gebildet. Wir müssten also eigentlich das rötliche Leuchten dieses 3000 Grad heißen Gases zwischen den Galaxien hindurchblickend erkennen können, also nicht schwarz sondern rot müsste der Himmel zwischen den Galaxien sein.

 Hier kommt nun die Ausdehnung des Kosmos ins Spiel. Seitdem das Licht aus dem heißen Urknallgas ausgetreten ist, hat sich unser Kosmos 1100-mal vergrößert. Damit haben sich auch die Wellenlängen des Lichtes entsprechend gedehnt und aus dem anfangs rötlichen Leuchten ist heute eine für uns mit dem Auge nicht sichtbare Mikrowellenstrahlung geworden, die aber in der Tat zum ersten Mal 1964 von Penzias und Wilson beobachtet werden konnte und zuletzt vom Satelliten Planck mit höchster Genauigkeit vermessen wurde.

Durch die Ausdehnung des Universums erscheint uns also das rötlich leuchtende Urknallgas lediglich als Mikrowellenstrahlung, somit bleibt der Himmel für unser Auge trotz des heißen Gases am Anfang dunkel.

Bild: dpa

 

 

Heinrich Wilhelm Olbers, 1758 - 1840