Alexander Mäder - Astrophysik. 100 Seiten

Überlassen wir also die Lichtgeschwindigkeit fürs Erste dem Licht und allen anderen Wellen des elektromagnetischen Spektrums, etwa den Radiowellen und den Röntgenstrahlen. Alle diese Strahlen legen in einer Stunde eine Milliarde Kilometer zurück und in einem Jahr 9,5 Billionen Kilometer. Diese Entfernung wird daher »ein Lichtjahr« genannt.

Innerhalb des Sonnensystems macht diese Einheit noch keinen Sinn. Hier spricht man von Lichtminuten; das Licht der Sonne braucht zum Beispiel acht Minuten zur Erde. Aber schon das nächstgelegene Sternsystem Alpha Centauri ist vier Lichtjahre entfernt. Die Milchstraße, unsere Heimatgalaxie, ist dann schon 100 000 Lichtjahre im Durchmesser, und bis zur Galaxie Andromeda sind es 2,5 Millionen Lichtjahre weit. Und das bedeutet, dass sie uns heute so am Himmel erscheint, wie sie vor 2,5 Millionen Jahren war.

Doch diese Vorstellung hat einen Haken, und man muss sich noch mit einem weiteren physikalischen Phänomen vertraut machen, nämlich mit der Ausdehnung des Raums. Das Universum ist keine große, stabile Kiste, in der die Sterne und Galaxien schweben. Es verändert sich vielmehr: Es wird immer größer. Wenn man sich vorstellt, die Erde würde sich aufblähen wie ein Luftballon, bekommt man einen ersten Eindruck von der Problematik, die sich daraus ergibt: Die Strecken werden länger. Ein ICE braucht zum Beispiel, wenn alles gut läuft, 134 Minuten von Stuttgart nach Köln. Würde die Erde aber dauernd wachsen, würde sich die Fahrt verlängern, während man im Zug sitzt. So geht es auch dem Licht: Während es den Raum in Richtung Erde durchquert, wird die Strecke immer größer, als würde jemand ein Gummiband in die Länge ziehen. Wenn Astronomen also das Licht einer Galaxie registrieren, das vier Milliarden Jahre alt ist, dann ist die Galaxie nicht vier Milliarden Lichtjahre entfernt. Beim Aussenden des Lichts war sie viel näher an der Erde als vier Milliarden Lichtjahre – und sie ist heute viel weiter entfernt, weil sich der Raum in der Zwischenzeit ausgedehnt hat.

Kehrt man diese Entwicklung gedanklich einmal um, dann wird das Universum immer kleiner. Irgendwann vor langer Zeit muss es sehr klein gewesen sein – und alles in ihm entsprechend dicht gedrängt. Zu Beginn war das Universum sogar praktisch nur ein Punkt, was man sich zwar nicht vorstellen, aber immerhin mathematisch beschreiben kann. Dieser Zustand liegt 13,8 Milliarden Jahre zurück, und was damals geschah, bezeichnen wir als Urknall: Der Raum blähte sich explosionsartig auf. Man muss sich aber vor der Vorstellung hüten, dass der Urknall eine Explosion in einem vorher leeren Raum war. Denn mit dem Urknall entstand der Raum überhaupt erst. Zumindest sagt die physikalische Theorie des Urknalls nichts über eine umfassendere Struktur aus, in die das Universum eingebettet wäre.

Der US-Amerikaner Alan Guth und einige seiner Kollegen haben der Theorie des Urknalls mit einer Zusatztheorie noch einen richtigen Rumms mitgegeben: Gleich zu Beginn blähte sich der Raum, so Guths Theorie, nicht nur auf, sondern er tat es sogar in einem unvorstellbaren Tempo. Noch bevor das Universum eine Sekunde alt war, wuchs es auf die Größe einer Grapefruit. Das klingt nach wenig, ist aber ein unvergleichlicher Boom, denn mit einem Schlag vergrößerte sich das Universum damit auf fast das Quadrilliardenfache – eine Quadrilliarde ist eine Zahl mit 27 Stellen. Man kann sich den Vergrößerungsfaktor so verdeutlichen: Wenn die Grapefruit noch einmal so gewachsen wäre wie das Universum zu Beginn, wäre sie im Bruchteil einer Sekunde 100 Millionen Lichtjahre groß geworden – und damit größer als ein Galaxienhaufen, in dem (wie der Name schon sagt) viele Galaxien und damit viele hundert Milliarden Sterne Platz haben.

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