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An die Grenzen stoßen: Ist das Universum unendlich?

Ist das Universum unendlich? Eine Astronomin wagt einen Erklärungsversuch.
Ist das Universum unendlich? Eine Astronomin wagt einen Erklärungsversuch.
Foto: iStock.com/sololos
Bislang sind die Grenzen des Kosmos noch ein Rätsel. Die Frage, ob das Universum unendlich ist, lässt Wissenschaftler aber nicht los.

Alles begannt mit einem großen Knall – dem Urknall. Der Kosmos begann sich auszudehnen. Doch ist das Universum unendlich? Diese Frage blieb bislang unbeantwortet. Eine Astronomin, Katie Mack, versuchte eine Erklärung auf diese Frage zu finden. In verschiedenen Szenarien versucht die Autorin die Grenzen des Kosmos zu beschreiben. Doch auf eine endgültige Antwort kommt auch sie nicht.

Extremes Universum: Deswegen ist es so kalt dort, obwohl die Sonne so heiß ist
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Keine einfache Frage: Ist das Universum unendlich?

Unser beobachtbares Universum beschränkt sich auf eine Region innerhalb unseres Teilchenhorizonts. Dieser beschreibt die weit entferntesten Orte, die wir angesichts der Grenzen der Lichtgeschwindigkeit sehen können. Licht benötigt Zeit, um sich fortzubewegen. Weit entfernte Objekte, die wir beobachten liegen in der Vergangenheit. Daher muss es eine Entfernung geben, die den Beginn der Zeit markiert. Es wurde das gesamte Alter des Universums benötigen, um diesen Punkt zu erreichen. Doch ist das Universum unendlich?

Der Teilchenhorizont definiert den Punkt, der am weitesten entfernt ist und den wir beobachten können. Das Universum ist etwa 13,8 Milliarden Jahre alt. Um diesen Punkt zu erreichen, würde man also 13,8 Milliarden Lichtjahre zurücklegen müssen. Oder nicht? Die Voraussetzung wäre ein statisches Universum. Doch unser Universum hat sich die ganze Zeit ausgedehnt. Geschätzt wird es auf 45 Milliarden Lichtjahre. Am äußeren Rand müsste sich die kosmische Hintergrundstrahlung befinden. In unserer näheren Umgebung befinden sich alte Galaxien. Sie sind ungefähr 30 Milliarden Lichtjahre entfernt. Das Licht, das wir dort beobachten, hat sich schon lange vorher in Bewegung gesetzt.

Entfernungen im Universum messen

In einem sich ausdehnenden Universum muss es noch etwas anderes als die Lichtgeschwindigkeit geben: nämlich die Rezessionsgeschwindigkeit. Sie macht es möglich, dass das Licht nicht aufholen kann. Dabei ist nichts schneller als das Licht. Doch es widerspricht sich nicht, wenn Dinge in einem ausdehnenden Raum sich voneinander entfernen. Galaxien entfernen sich mit einer geringen Geschwindigkeit von etwa 14 Milliarden Lichtjahre. Entfernungen werden im Universum mit dem Rothverschiebungsfaktor gemessen.

  • Objekte Im Hubble-Radius haben den Faktor 1,5
  • Supernovae wurden beobachtet mit einem Faktor von 4
  • Die entfernteste Galaxie hat einen Faktor 11
  • Die kosmische Hintergrundstrahlung hat einen Rothverschiebungsfaktor von 1.100

Die Erweiterung unseres Horizontes

Wie ist es uns möglich, solch weitentfernte Objekte zu sehen? Ist das Universum also unendlich? Wenn wir Licht wahrnehmen, hat es seine Ursprungsquelle schon lange verlassen. Damals könnte das Universum noch kleiner gewesen sein. Du kannst dir das wie ein Laufband vorstellen, dass sich schneller als du selbst bewegt. Wird es langsamer, kannst du den verlorenen Weg aufholen. Verlangsamt sich die Expansion des Universums, können wir auch weitentfernte Objekte sehen. Das Licht holt diese Objekte nämlich ein. So können diese auch in den Hubble-Radius gelangen. Unser Horizont erweitert sich.

Das klingt in der Theorie gut, doch dann gibt es noch den Faktor Dunkle Energie. Sie ist der Grund, wieso die Expansion des Universums sich nicht verlangsamt. Deswegen breitet sich der Kosmos in den letzten fünf Milliarden Jahren sogar schneller aus. Technisch gesehen wird der Hubble-Radius größer. Doch zuvor sichtbare Objekte werden nach außen gezogen. Sie werden für uns unsichtbar.

Bilder aus der Vergangenheit lassen sich beobachten

Da wir wissen, dass sich unser Universum ausdehnt, war es wohl in der Vergangenheit kleiner. Aber ist das Universum auch unendlich? Manche Objekte waren früher näher an uns dran, jetzt sind sie so weit weg, dass wir sie vielleicht nicht mehr sehen können. Da es noch viele Rätsel in unserem Universum gibt, ist es nur schwierig einiges zu erklären. Normalerweise sehen weit entfernte Objekte kleiner aus. Doch im Universum verhält sich das anders. Zumindest in der Nähe des Hubble-Radius. Alles dahinter erscheint größer, obwohl es weiter weg ist. Für Astronomen ist das praktisch, das sie auch weit entfernte Galaxien genauer erforschen können.

Das sich diese Objekte so verhalten, liegt daran, dass sie sich schneller als das Licht von uns entfernen. Das von ihnen ausgestrahlte Licht ist uns noch näher. Es handelt sich um Bilder aus der Vergangenheit. Je weiter diese Aufnahmen zurückliegen, desto kleiner war das Universum zu diesem Zeitpunkt. Doch wirklich eine Antwort auf die Frage "Ist das Universum unendlich?" liefern uns diese Erklärungen von Katie Mack alle nicht. Wo endet das Universum? Ein Erklärungsversuch. Auch diese Frage könnte dich interessieren: Was ist hinter dem Universum?