Wie groß ist das Universum? Vom Mond bis zum Rand des beobachtbaren Kosmos

Schau in einer klaren, dunklen Nacht nach oben, und du siehst vielleicht ein paar Tausend Sterne. Das wirkt viel. Doch alle gehören zu unserer Nachbarschaft in der Milchstraße, und die Milchstraße ist nur eine von Hunderten Milliarden Galaxien. Wie groß ist das Universum also wirklich? Die ehrliche Antwort hat zwei Teile: das, was wir messen können, und das, was wir uns nur vorstellen können.

Die kosmische Leiter hinauf

Die Entfernungen im All sind so gewaltig, dass Kilometer nutzlos werden. Astronomen verwenden das Lichtjahr, die Strecke, die Licht in einem Jahr zurücklegt: etwa 9,46 Billionen Kilometer. Licht ist das Schnellste im Universum, also vermittelt die Lichtlaufzeit ein Gefühl für die Größenordnung.

Die Milchstraße selbst misst etwa 100.000 Lichtjahre und enthält 100 bis 400 Milliarden Sterne. Unsere nächste große Nachbarin, die Andromedagalaxie, ist rund 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt. Wer sie betrachtet, sieht Licht, das aufbrach, als frühe Menschen gerade erste Steinwerkzeuge benutzten.

Ein Universum voller Galaxien

Vor einem Jahrhundert hielten viele Astronomen die Milchstraße für das ganze Universum. In den 1920er-Jahren zeigte Edwin Hubble, dass manche schwachen Nebelflecken in Wahrheit eigene Galaxien weit jenseits unserer sind. 1929 fand er noch Erstaunlicheres: Je weiter eine Galaxie entfernt ist, desto schneller scheint sie sich zu entfernen. Das Universum dehnt sich aus.

Heute zeigen Tiefenaufnahmen von Teleskopen wie Hubble und James Webb Galaxien in jeder Richtung, so weit wir sehen können. Schätzungen für das beobachtbare Universum reichen von Hunderten Milliarden bis vielleicht zwei Billionen Galaxien, jede typischerweise mit Milliarden Sternen.

13,8 Milliarden Jahre alt, 93 Milliarden Lichtjahre breit

Durch die Untersuchung der kosmischen Hintergrundstrahlung, eines schwachen Lichtnachhalls etwa 380.000 Jahre nach dem Urknall, bestimmte der Satellit Planck das Alter des Universums sehr genau: etwa 13,8 Milliarden Jahre.

Hier liegt das Rätsel: Wenn das Universum 13,8 Milliarden Jahre alt ist und nichts schneller als Licht ist, sollten wir dann nicht nur 13,8 Milliarden Lichtjahre weit sehen? Doch das beobachtbare Universum misst etwa 93 Milliarden Lichtjahre. Wie geht das?

Warum das Universum größer ist als sein Alter

Die Antwort ist die Ausdehnung des Raumes. Als das Licht die fernsten sichtbaren Objekte verließ, waren sie uns viel näher. Während der Milliarden Jahre seiner Reise dehnte sich der Raum dazwischen weiter. Wenn das Licht ankommt, sind diese Regionen heute etwa 46 Milliarden Lichtjahre entfernt.

Ausdehnung heißt nicht, dass Galaxien wie Splitter einer Explosion durchs All fliegen. Sie bedeutet, dass der Raum selbst sich dehnt und Galaxien auseinanderträgt – ein bisschen wie Rosinen in einem aufgehenden Hefeteig. Nichts bewegt sich schneller als Licht durch den Raum, doch ferne Regionen können sich schneller entfernen, weil sich der Raum dazwischen dehnt.

Die Ausdehnung dehnt auch das Licht selbst und verschiebt es zu längeren, röteren Wellenlängen. Mit dieser Rotverschiebung messen Astronomen, wie weit ferne Galaxien sind und wie stark das Universum gewachsen ist, seit ihr Licht aufbrach.

1998 fanden zwei Teams anhand explodierender Sterne heraus, dass sich die Ausdehnung sogar beschleunigt. Die noch rätselhafte Ursache heißt Dunkle Energie. Sie macht etwa 68 % des Energieinhalts des Universums aus, gewöhnliche Materie – alles, was wir sehen – nur etwa 5 %.

Was liegt dahinter?

Das beobachtbare Universum ist eine Blase, festgelegt durch die Strecke, die Licht bis zu uns zurücklegen konnte. Es ist nicht das ganze Universum. Es gibt keine Spur eines Randes oder einer Wand; Galaxien scheinen sich in jeder Richtung genauso fortzusetzen wie hier.

Messungen deuten darauf hin, dass der Raum auf größten Skalen nahezu flach ist – das Universum könnte also unendlich sein. Selbst wenn es endlich ist, ist es mindestens um ein Vielfaches größer als der sichtbare Teil. Und weil sich die Ausdehnung beschleunigt, werden manche fernen Regionen uns nie Licht schicken, egal wie lange wir warten.

Die Größe begreifen

Wäre die Sonne ein Sandkorn von einem Millimeter, läge der nächste Stern etwa 30 Kilometer entfernt als weiteres Sandkorn. Die Milchstraße wäre eine lockere Wolke solcher Körner, größer als die Erde selbst, und das beobachtbare Universum enthielte Hunderte Milliarden solcher Wolken. Unser Verstand ringt mit diesen Zahlen – und gerade das macht das Staunen aus.

Kurz gesagt

• Das beobachtbare Universum misst etwa 93 Milliarden Lichtjahre.
• Das Universum ist etwa 13,8 Milliarden Jahre alt, gemessen an der Hintergrundstrahlung.
• Es ist größer als sein Alter, weil sich der Raum ausdehnte, während das Licht reiste.
• Es enthält Hunderte Milliarden Galaxien mit jeweils Milliarden Sternen.
• Die Ausdehnung beschleunigt sich, angetrieben von rätselhafter Dunkler Energie.
• Das ganze Universum könnte weit größer oder sogar unendlich sein.