Astrophoto: NGC 3324 von Brad Moore

Wenn sich das Universum für immer ausdehnt und voller Sterne ist, warum ist der Nachthimmel dann dunkel? Diese Frage wurde von Philosophen und Wissenschaftlern seit der Antike gestellt. So wie ein Beobachter im Wald Bäume in alle Richtungen sieht, sollte jede Sichtlinie in einem unendlichen Universum mit dem Funkeln eines Sterns enden. Das Nettoergebnis sollte ein Himmel sein, der von himmlischem Licht erleuchtet ist. Der Nachthimmel sollte nicht nur so hell, wenn nicht sogar heller sein als tagsüber, sondern die Hitze all dieser Sonnen sollte ausreichen, um die Ozeane der Erde zum Kochen zu bringen! Daher sollte die Sternenszene, die auf dem auffälligen Bild zu diesem Artikel abgebildet ist, im Vergleich zum Blick in den Kosmos oben als fehlende Sterne erscheinen.

Edgar Allen Poe dachte in seiner Arbeit von 1850 mit dem Titel „The Power of Words“ über dieses Rätsel nach. Er bezeichnete die kombinierte Beleuchtung, die vom Himmelslicht ausgestrahlt wird, als die „goldenen Wände des Universums“. Beispielsweise sieht ein Beobachter in einem Wald einen Baumschirm, weil der Wald weiter als die Hintergrundgrenze fortfährt – die durchschnittliche Entfernung, in der die Sichtlinie von einem Baum unterbrochen wird. In ähnlicher Weise sollten nahegelegene Sterne von jedem Punkt in einem endlosen Universum mit Sternen überlappende Sterne überlappen, die weiter entfernt sind, bis jeder Quadratzentimeter der Ansicht mit dem Licht einer fernen Sonne gefüllt ist.

Aktuelle Schätzungen gehen von einer Anzahl von Sternen im Universum von 70 Sextillionen (70.000 Millionen Millionen Millionen) aus, basierend auf einer Umfrage von australischen Astronomen aus dem Jahr 2003. Das ist die zehnfache Anzahl an Sandkörnern an allen Stränden und Wüsten der Erde zusammen und sicherlich mehr als genug, um den gesamten Himmel mit Sternenlicht zu füllen!

Da der Nachthimmel jedoch nicht im Licht des Universums überflutet ist, spekulierten frühe Theoretiker, dass entweder die Anzahl der Sterne begrenzt sei oder ihr Licht die Erde irgendwie nicht erreichen könne. Als interstellarer Staub entdeckt wurde, dachten einige, der Grund sei gefunden worden. Berechnungen ergaben jedoch schnell, dass die Staubpartikel selbst zu leuchten beginnen würden, wenn die Staubpartikel das gesamte fehlende Sternenlicht absorbieren würden.

Die Antwort wurde schließlich durch Implikationen aus Albert Einsteins Relativitätstheorie erklärt.

Vor zehn bis zwanzig Milliarden Jahren wurde das Universum durch ein Ereignis namens Urknall geformt. Warum es geschah und was ihm vorausging, bleibt das tiefste Rätsel, aber dass es jetzt geschah, scheint für die meisten in der wissenschaftlichen Gemeinschaft ziemlich unwiderlegbar. Alle Materie und Energie – im Wesentlichen alles, was jemals war, ist oder sein kann – war auf einen konzentrierten, unvorstellbar dichten Zustand beschränkt. Interessanterweise war es nicht so, als ob alles im Universum an einen Ort gepresst wäre, der von einem Raum umgeben ist, der mit nichts gefüllt ist. In der Tat ist es war das Universum – die ganze Materie, Energie und den ganzen Raum, den sie füllen. Die äußere Größe war unwichtig, da es keine äußere Oberfläche hatte. Außerhalb davon gab es nichts – das gilt bis heute.

Dann begann dieser Kern des Universums aus Gründen, über die noch diskutiert wird, extrem schnell zu expandieren, als hätte er eine Explosion erlebt. Diese Expansion hat nie aufgehört, tatsächlich hat sie im Laufe der Zeit zugenommen! Mehr zum Punkt unserer Diskussion ist die Tatsache, dass Das Universum begann zu einem endlichen Zeitpunkt.

Eine andere Implikation der Relativitätstheorie hilft auch, unseren dunklen Nachthimmel zu erklären. Licht bewegt sich mit endlicher Geschwindigkeit. Es bewegt sich jedoch so schnell, dass seine Geschwindigkeit in der Entfernung ausgedrückt wird, die es während eines Jahres zurücklegt. Dies ist als Lichtjahr bekannt und während dieser Zeit wird das Licht 9,46 Billionen (9,46 × 10) durchlaufen12) Kilometer oder 5,88 Billionen (5,88 × 1012) Meilen.

Raum und Zeit sind miteinander verflochten. Wir können nicht in den Raum schauen, ohne auch in der Zeit zurückzublicken. Der Raum ist riesig und der Abstand zwischen den Sternen ist enorm. Beispielsweise beträgt der durchschnittliche Abstand zwischen Sternen einige Lichtjahre. Dies ist jedoch im Vergleich zu anderen von der Astronomie gemessenen Längen nahe. Die Entfernung von unserer Sonne zum Zentrum unserer Galaxie beträgt ungefähr 26.000 Lichtjahre oder 260 Billionen Kilometer! Die Entfernung von unserer Galaxie, der Milchstraße, zur nächstgelegenen Galaxie im Sternbild Andromeda beträgt über 2 Millionen Lichtjahre. Das heißt, das Licht, das wir heute Abend von der Großen Andromeda-Galaxie (M31) sehen, ist auf die Erde gegangen, als es auf diesem Planeten keine modernen Menschen oder Homo Sapiens gab – obwohl unsere evolutionäre Linie gut etabliert war. Die Entfernung von der Erde zum entferntesten Objekt, einer vom Hubble-Weltraumteleskop entdeckten Galaxie, beträgt etwa dreizehn Milliarden Lichtjahre. Wir sehen diese Galaxie so, wie sie aussah, bevor unsere Galaxie gebildet wurde!

Der Grund, warum unser Nachthimmel schwarz ist, der Grund, warum der Raum nicht mit blendendem Licht gefüllt ist, ist, dass ein Großteil des Lichts von Sternen, die den Himmel füllen, keine Zeit hatte, die Erde zu erreichen – viele sind so weit entfernt, dass sie einfach nicht nachweisbar sind in diesem Moment. Obwohl die Anzahl der Sterne im Wesentlichen unendlich ist, ist die Anzahl der Sterne, die wir sehen können, endlich und dies erzeugt dunkle Lücken am Himmel, die wir als die Weite des Raums sehen.

Es gibt noch einige andere Faktoren, die dazu führen, dass der Raum nicht beleuchtet wird. Zum Beispiel sterben viele Sterne aus oder explodieren im Laufe der Zeit und dies entfernt ihren Beitrag zur Lichtmenge im Universum. Zusätzlich wird das Sternenlicht durch Rotverschiebung reduziert – ein Phänomen, das in direktem Zusammenhang mit der Expansion des Universums steht. Die Rotverschiebung ähnelt dem Doppler-Effekt, da beide die Dehnung von Lichtwellen beinhalten.

Der Doppler-Effekt beschreibt die Bewegung einer Lichtquelle relativ zu einem Beobachter. Licht von einem Objekt, das sich auf einen Beobachter zubewegt, wird in Richtung höherer Frequenzen oder des blauen Endes des Lichtspektrums komprimiert. Licht von einem Objekt, das sich wegbewegt, wird in Richtung der niedrigeren Frequenzen oder des roten Endes gestreckt.

Rotverschiebung hat nichts mit der Bewegung einer Lichtquelle zu tun, sondern mit der Entfernung, in der sich eine Lichtquelle vom Betrachter befindet. Da sich der Raum in alle Richtungen ausdehnt, bewegt sich das Licht einer sehr entfernten Quelle immer weiter, und die zunehmende Entfernung selbst streckt ihre Lichtwellenlängen in Richtung Rot. Je weiter eine Galaxie entfernt ist, desto länger muss der Weg sein Licht zurücklegen, um die Erde zu erreichen. Da auch der Abstand zwischen Galaxie und Erde ständig zunimmt, wird sein Licht zum roten Ende des Spektrums gestreckt. Licht aus sehr weit entfernten Galaxien kann somit aus dem sichtbaren Spektrum ins Infrarot oder darüber hinaus in den Bereich der Radiowellen rot verschoben werden. Daher verringert die Rotverschiebung auch das Ausmaß des sichtbaren Sternenlichts, das die Erde erreicht, und lässt den Nachthimmel dunkler erscheinen.

Das Bild, das in dieser Diskussion gezeigt wurde, wurde von dem Astronomen Brad Moore von seinem privaten Observatorium in der Nähe von Melbourne, Australien, Anfang dieses Jahres produziert. Diese Szene befindet sich in der Nähe des Großen Carinae-Nebels und ist als NGC 3324 bekannt. Sie hat auch einen gemeinsamen Namen für den Schlüssellochnebel. Sowohl sie als auch der Eta-Carinae-Nebel befinden sich etwa 9.000 Lichtjahre von der Erde entfernt im südlichen Sternbild Carina. Es besteht aus einer jungen, hellen Gruppe von Sternen, von denen einige den umgebenden, wasserstoffreichen Nebel beleuchten und zum Leuchten bringen.

Interessanterweise wird dies auch Gabriela Mistral Nebula genannt, da es eine unheimliche Ähnlichkeit mit dem mit dem Nobelpreis ausgezeichneten chilenischen Dichter aufweist. Schauen Sie genau hin und Sie können ihre Silhouette im Nebel sehen.

Die Farbtöne in diesem erstaunlichen Bild sind jedoch nicht real. Sie wurden zugewiesen, um auch die Zusammensetzung des Materials darzustellen, aus dem diese Ansicht besteht. Sauerstoff wird durch Rot dargestellt, Grün zeigt das Vorhandensein von Wasserstoff an und Schwefel wird durch einen blauen Farbton dargestellt. Dieses Bild erforderte eine 36-stündige Belichtung durch ein 12,5-Zoll-Ritchey-Chretien-Cassegrain-Teleskop und eine astronomische 3,5-Megapixel-Kamera.

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Geschrieben von R. Jay GaBany

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