Im Dunkeln sehen. Astronomie-Themen. Licht als kosmische Zeitmaschine (2024)

„Alles, was wir am Himmel sehen, gehört der Vergangenheit an.“Timothy Ferris,Im Dunkeln sehen(S. 116)

Das Universum erzählt uns seine Geschichte hauptsächlich durch Licht und andere Wellenlängenelektromagnetische Strahlung. Wir lernen die Planeten, Sterne und Galaxien anhand ihres Lichts kennen – sichtbares Licht und auch kürzerwelliges LichtUltraviolettund längerwelligerInfrarotLicht, unsichtbar für das Auge, aber erkennbar durch bestimmte Teleskope auf der Erde und im Weltraum – und durch die noch längeren Wellen der Radioenergie, die sie uns senden. Diese Wellen treffen nicht sofort ein. Obwohl sie mit der höchstmöglichen Geschwindigkeit (Lichtgeschwindigkeit) reisen, brauchen sie eine Weile, um hierher zu gelangen. Das Universum ist groß, daher werden die Nachrichten durch die riesigen Abgründe des Weltraums verzögert, die es durchqueren muss, um uns zu erreichen. Licht legt JEDE SEKUNDE 186.000 Meilen zurück (Kinder, bitte versucht nicht, so schnell ohne Aufsicht eines Erwachsenen zu reisen!!!). In metrischen Einheiten sind das etwa 300.000 Kilometer pro Sekunde.

Wie lange dauert es, bis Licht von vertrauten Objekten zu uns gelangt? Machen wir einen kurzen Rundgang durch das Sonnensystem und fragen wir an jedem Ort, wie lange es dauert, bis sein Licht uns hier auf der Erde erreicht.

Der Mond und die Sonne

Das uns am nächsten gelegene Objekt ist dasMond. Seine durchschnittliche Entfernung beträgt etwa 240.000 Meilen, daher benötigt das Licht vom Mond (240.000 Meilen geteilt durch 186.000) 1 1/3 Sekunden, um vom Mond zur Erde zu gelangen. Als in den 1960er-Jahren Astronauten den Mond umkreisten und später seine Oberfläche betraten, fiel den Fernsehzuschauern auf, dass sie Fragen, die von der Erde übermittelt wurden, nur langsam beantworteten. Das lag daran, dass es 1,3 Sekunden dauerte, bis die Frage zum Mond gelangte, und weitere 1,3 Sekunden, bis die Antwort zur Erde zurückkehrte. Diese 2,6 Sekunden waren genau die Hin- und Rücklaufzeit der Radiowellen zwischen der Erde und dem Mond.

DerSonneist 93 Millionen Meilen entfernt, also braucht das Sonnenlicht 8 1/3 Minuten, um zu uns zu gelangen. An der Sonne ändert sich in so kurzer Zeit nicht viel, aber wenn man in die Sonne schaut, sieht man sie immer noch so, wie sie vor 8 Minuten war.FotoFoto der Sonne im Wasserstoff-Alpha-Licht.

Die Planeten

Der RiesenplanetJupiter, dessen große Monde Galileo mit seinem „Unruhestifter“-Teleskop entdeckte, ist mehr als fünfmal weiter von der Sonne entfernt als die Erde. Wir sehen einen Planeten wie Jupiter, weil sein Licht – das wie die anderen Planeten und der Mond von der Sonne ausgeht – etwa 43 Minuten braucht, um Jupiter zu erreichen. Der Rückflug zur Erde kann 35 bis 52 Minuten dauern, je nachdem, ob wir uns auf der gleichen Seite der Sonne wie Jupiter oder auf der anderen Seite befinden.

WenigPlutoist so klein und abgelegen, dass er erst 1930 entdeckt wurde, und kreist 40-mal weiter von der Sonne entfernt als wir. Das Licht der Sonne benötigt etwa fünfeinhalb Stunden, um es zu erreichen, und ungefähr genauso lange, um zur Erde zurückzukehren. Als das Licht uns erreicht, hat es sich bereits so weit ausgebreitet, dass der Planet sehr dunkel erscheint und ein gutes Teleskop erforderlich ist, um ihn zu erkennen.FotoFoto von Pluto und seinem Mond Charon, aufgenommen mit dem Hubble-Weltraumteleskop im Jahr 1994.

Jenseits des Sonnensystems

Wenn wir über das Sonnensystem hinausgehen, müssen sich unsere Entfernungen und Reisezeiten ändern. Jetzt wird Licht benötigtJahre, nicht Stunden, um zu uns zu gelangen. Der sonnennächste Stern ist zufällig Teil eines Systems aus drei Sternen. (Im Gegensatz zur Sonne, die ein Einzelgänger ist, kommen viele Sterne in Gruppen von zwei, drei, vier oder mehr vor.) Der hellste Stern in unserem Nachbarsystem wird genanntAlpha Centauri(ausgesprochenAl' fa Sen' to ree), und es ist ein virtueller Zwilling der Sonne. Das Licht von Alpha Centauri braucht mehr als vier Jahre, um die Sonne zu erreichen. (Astronomen verwenden für diese Art der Entfernungsmessung einen speziellen Begriff – sie sagen, der Stern sei 4Lichtjahreweg.)

Der hellste Stern an unserem Himmel ist der „Hundestern“,Sirius(ausgesprochenMeer' ree uns). Es ist der Hauptstern im Sternbild des großen Hundes Canis Major. Sirius ist etwa 9 Lichtjahre entfernt. Denken Sie daran, was Sie vor 9 Jahren getan haben. Zu diesem Zeitpunkt begann das Licht, das wir heute Abend vom Sirius sehen, seine Reise zu uns. Unweit von Sirius steht der helle Stern am HimmelBeteigeuze(ausgesprochenKäfersaft). Es ist so weit, dass sein Licht 430 Jahre braucht, um uns zu erreichen. Das Licht, das wir heute Abend von Beteigeuze sehen, verließ es im späten 16. Jahrhundert.

Im selben TeilKonstellation, Orion, wie Beteigeuze, aber noch weiter entfernt ist derOrionnebel, ein Ort, an dem wir die Entstehung neuer Sterne beobachten können. Seine Entfernung beträgt 1500 Lichtjahre, was bedeutet, dass das Licht, das wir von ihm sehen, mehr als tausend Jahre vor der Erfindung des Teleskops ausstrahlte.

Je weiter ein Objekt im Weltraum entfernt ist, desto länger braucht sein Licht, um zu uns zu gelangen, und desto älter ist das Licht, wenn es die Erde erreicht. Während wir immer tiefer in das hineinschauenMilchstraße(der Insel der Sterne, auf der wir leben) blicken wir tiefer in die Vergangenheit. Es kann Zehntausende von Jahren oder länger dauern, bis Licht aus entfernten Teilen unserer Galaxie, die etwa 100.000 Lichtjahre breit ist, zu uns gelangt.

Andere Galaxien

Sobald wir uns außerhalb der Galaxie bewegen, treffen wir auf noch größere Räume und längere Lichtlaufzeiten. Eine der großen wissenschaftlichen Ideen der Astronomie des 20. Jahrhunderts war die Entdeckung, dass es da draußen noch andere Galaxien gibt – und zwar so weit, wie unsere großen Teleskope sehen können. Milliarden anderer Sterneninseln sind über den großen dunklen Ozean des Weltraums verstreut.

Die der Milchstraße am nächsten gelegene große Galaxie ist dieAndromeda-Galaxie. Manchmal nennen Astronomen es M31, nach seiner Nummer im berühmtenMessier-Katalogvon unscharfen Himmelsobjekten. Die Andromeda (ausgesprochenEin Drah' mitten im Jahr) Galaxy liegt etwa 2 1/2MillionLichtjahre von der Erde entfernt. Das Licht, das wir heute Nacht von ihm sehen, verließ es vor mehr als 2 Millionen Jahren, als unsere Spezies gerade begann, ihren fragilen Fuß auf dem Planeten Erde zu etablieren.

In diesem Sinne ist Astronomie größtenteils alte Geschichte: Je weiter Objekte entfernt sind, desto älter ist die Geschichte, die sie uns zu erzählen haben. Junge Menschen, die mit CNN, dem Internet und „Instant Messaging“ aufgewachsen sind, mögen sich zunächst vor dem Gedanken zurückschrecken, dass die neuesten Informationen, die wir von einer Nachbargalaxie erhalten können, zwei Millionen Jahre alt sein könnten. Doch für Astronomen ist diese Verzögerung bei der Ankunft des Lichts eines der größten Geschenke des Universums.

Schließlich besteht eine der grundlegenden Aufgaben der Astronomie darin, die Geschichte des Universums aufzuklären – vom Urknall bis zu dem Moment, in dem Sie diesen Absatz lesen. Astronomen könnten eine solche Aufgabe möglicherweise nicht bewältigen, wenn die Informationen aus dem Universum auf aktuelle Ereignisse beschränkt wären. Aber das Universum ist eine Zeitmaschine. Wenn wir weiter entfernte Objekte betrachten, erfahren wir etwas über ältere Zeiten und Phänomene. Große Teleskope ermöglichen es uns, Milliarden von Jahren in die Vergangenheit zu blicken und die Geschichte des Kosmos Äon für Äon zu rekonstruieren.

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