Weltraum · Grundlagen
Das Universum ist rund 13,8 Milliarden Jahre alt – und der heute beobachtbare Bereich etwa 93 Milliarden Lichtjahre breit. Dieser scheinbare Widerspruch führt mitten in die moderne Kosmologie: Licht reist durch einen Raum, der sich währenddessen verändert.
Unser kosmischer Horizont ist keine Außenwand
Wer die Größe des Weltalls verstehen möchte, muss zunächst zwischen dem beobachtbaren und dem gesamten Universum unterscheiden. Beobachtbar ist der Bereich, aus dem Informationen uns seit der frühen kosmischen Geschichte erreichen konnten. Sein heutiger Radius beträgt ungefähr 46 Milliarden Lichtjahre, sein Durchmesser rund 92 bis 93 Milliarden Lichtjahre. Die kleine Differenz zwischen häufig genannten Zahlen ist bei dieser gerundeten Darstellung kein grundlegender Widerspruch. Diese Grenze ist keine fotografierte Wand und kein nachgewiesener Rand des Raums. Sie beschreibt einen Beobachtungshorizont. Über die Gesamtgröße des Universums wissen wir wesentlich weniger. Es könnte viel größer als unser sichtbarer Ausschnitt sein; ob es räumlich endlich oder unendlich ist, bleibt offen. Auch ein Teleskop mit höherer Auflösung kann Informationen nicht herbeizaubern, die uns noch nicht erreicht haben. „Das Weltall ist 93 Milliarden Lichtjahre groß“ wäre deshalb zu pauschal: Die Zahl gehört zum beobachtbaren Bereich.
Warum Größe und Alter zusammenpassen
Nach dem kosmologischen Standardmodell ist das Universum etwa 13,8 Milliarden Jahre alt. Dieses Alter wird aus Beobachtungen und einem Modell seiner Entwicklung erschlossen, besonders aus der kosmischen Hintergrundstrahlung und der Expansion. Es ist kein Datum, das auf einer einzelnen Sternenuhr abgelesen werden könnte. Naheliegend wäre, einen Radius von höchstens 13,8 Milliarden Lichtjahren zu erwarten. Dabei würde man jedoch einen unveränderlichen Raum voraussetzen. Während uraltes Licht zu uns unterwegs war, vergrößerten sich kosmische Abstände. Die Regionen, aus denen dieses Licht stammt, sind heute daher erheblich weiter entfernt als eine einfache Multiplikation von Lichtgeschwindigkeit und Reisezeit nahelegt. Heutige Entfernung, damalige Entfernung und Lichtlaufzeit sind verschiedene Größen. Auf kosmischen Distanzen dürfen sie nicht beliebig gegeneinander ausgetauscht werden.
Expansion pro Minute: eine Zahl braucht einen Abstand
Für die Frage nach dem Wachstum pro Minute gibt es keine einzige Geschwindigkeit des gesamten Universums. Die heutige Expansion wird durch die Hubble-Konstante beschrieben. Vereinfacht gilt für den kosmischen Expansionsanteil: Geschwindigkeit = Hubble-Konstante × heutiger Abstand. Je größer der Abstand zwischen mit der kosmischen Expansion mitbewegten Regionen, desto größer seine gegenwärtige Zunahme. Als anschaulichen, bewusst gerundeten Rechenwert nehmen wir 70 Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec. Ein Megaparsec entspricht rund 3,26 Millionen Lichtjahren. Daraus ergeben sich bei einem Abstand von einem Megaparsec ungefähr 4.200 zusätzliche Kilometer pro Minute. Bei zehn Megaparsec sind es 42.000 Kilometer pro Minute, bei hundert Megaparsec 420.000. Dies sind eigene Umrechnungen der gewählten Rate, keine drei unabhängig gemessenen Werte. Wichtig ist die Einheit: 4.200 Kilometer pro Minute und pro Megaparsec sind keine Beschleunigung „um 4.200 Kilometer pro Minute in jeder Minute“. Auch wächst nicht jedes Objekt mit. Atome, Menschen, die Erde und gravitativ gebundene Systeme wie das Sonnensystem folgen nicht einfach der kosmischen Expansion. In unserer Nachbarschaft können Eigenbewegungen und Gravitation den Expansionsanteil überlagern.
Quellen: [2]
Die Hubble-Spannung und die beschleunigte Expansion
Die aktuelle Expansionsrate ist nicht auf eine unumstrittene Zahl festgelegt. Aus dem frühen Universum und dem Standardmodell ergeben sich ungefähr 67 bis 68 Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec; lokale Entfernungsmessungen liefern häufig Werte um 73. Diese Differenz heißt Hubble-Spannung. Der Rechenwert 70 im vorherigen Abschnitt ist eine didaktische Wahl, kein Mittelwert, der das Forschungsproblem löst. Davon zu unterscheiden ist die Beobachtung, dass die kosmische Expansion in der jüngeren Geschichte beschleunigt abläuft. Im Standardmodell wird dies durch Dunkle Energie beschrieben. Das bedeutet nicht automatisch, dass die Hubble-Konstante selbst mit der Zeit steigt: Sie ist eine relative Expansionsrate, während „beschleunigt“ die Entwicklung des kosmischen Größenfaktors betrifft. Solche Unterschiede machen deutlich, warum anschauliche Worte gelegentlich präzisere Definitionen brauchen. Bei sehr großen Abständen kann die kosmische Abstandsänderung zudem über der Lichtgeschwindigkeit liegen. Das ist keine lokale Bewegung eines Raumschiffs durch den Raum mit Überlichtgeschwindigkeit. Die spezielle Relativitätstheorie begrenzt lokale Signalgeschwindigkeiten; kosmische Abstandsveränderungen in einer expandierenden Raumzeit sind anders zu behandeln. Eine unbekannte Zukunft des Universums lässt sich daraus nicht mit einer einzigen linearen Hochrechnung bestimmen.
Quellen & weiterführende Informationen
- [1] NASA: How Big Is Space?nasa.gov
- [2] NASA/Hubble: The Hubble Constant and the Hubble Tensionscience.nasa.gov
- [3] NASA: Building Blocks of the Universescience.nasa.gov
Mit KI-Unterstützung in eigenen Worten aus den genannten Quellen erstellt. Zahlen sind gerundet; Schätzungen, Modellannahmen und offene Forschungsfragen werden ausdrücklich eingeordnet. Grundlagenbeitrag, keine tagesaktuelle Nachricht.