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Das Olberssche Paradoxon

Dem deutschen Astronom und Arzt Heinrich Wilhelm Olbers fiel 1826 etwas Merkwürdiges auf: Das Weltall war nach der damaligen Meinung der Wissenschaft unendlich groß und unendlich alt und die Sterne darin gleichmäßig verteilt. Wenn das stimmt, dann müsste es auf der Erde aber auch nachts hell sein, überlegte Olbers, denn das Licht jedes Sterns hat schließlich genug Zeit gehabt, um zur Erde zu gelangen. Nur war der Nachthimmel halt dunkel; irgendetwas stimmte nicht. Das Paradoxon war Astronomen schon früher aufgefallen, sie hatten es aber damit erklärt, dass das Universum nur eine endliche Ausdehnung hat.

Endlich großes und endlich altes Universum

Heute gehen Astronomen davon aus, dass unser Universum etwa 14 Milliarden Jahre alt ist, also nicht unendlich alt. Damit ist das Universum, das wir beobachten können, auch nicht unendlich groß, denn die Sterne haben ja nur diese 14 Milliarden Jahre gehabt, um sich zu entwickeln, und das Licht hat nur diese Zeit gehabt, zu uns zu gelangen. Das löst das Paradoxon aber noch nicht, denn in diesem mindestens 14 Milliarden Lichtjahre großen Universum (es ist in Wirklichkeit größer, weil es sich ausdehnt) gibt es immer noch eine unvorstellbare große Anzahl heller Sterne.

Eine 1 mit 22 Nullen

Hundert Milliarden mal hundert Milliarden – das ist die Größenordnung für die Anzahl der Sterne im beobachtbaren Universum. Doch trotzdem ist unser Nachthimmel dunkel. Als Lösung für das Olbersche Paradoxon vermuteten Wissenschaftler früher, dass Staubwolken das Licht von fernen Sternen abhalten und es deshalb nicht bis zur Erde durchdringen kann. Riesige Staubwolken gibt es tatsächlich. Doch sie sind nicht Schuld an der Dunkelheit, denn wenn sie tatsächlich das Licht der Sterne in nennenswertem Maße absorbierten, dann heizten sie sich im Laufe der Zeit dadurch auf und leuchteten, weil sie so heiß sind, irgendwann so hell wie die Sterne selber.

Milliarden Sterne reichen nicht

Der Grund dafür, dass  es nachts dunkel ist, obwohl es so viele Sterne im Universum gibt, ist simpel: Es gibt zwar unvorstellbar viele Sterne, aber es gibt auch unvorstellbar viel Platz. An gewöhnlichen Stern-Standorten in der Milchstraße (wie etwa dem Ort unserer Sonne) findet man den nächsten Nachbarstern in einer Entfernung von ein paar Lichtjahren. Ein Lichtjahr sind etwa zehn Billionen Kilometer, und der Durchmesser eines normalen Sterns, wie unserer Sonne, beträgt etwa eine Million Kilometer. Das bedeutet: Der Abstand zwischen den Sternen ist zehn Millionen Mal größer als der Stern selber. Beziehungsweise: Verkleinert man einen Stern, wie die Sonne, auf Staubkorn-Größe, so findet sich der nächste Nachbarstern in einer Entfernung im Kilometer-Maßstab. Der Hauptgrund dafür, dass es bei den unvorstellbar vielen Sternen dunkel im Universum ist, ist, dass es einfach nicht genug Sterne gibt, um das Weltall hell zu erleuchten.

Das Universum expandiert

Und aus der frühen Zeit im Universum, als die Abstände noch nicht so riesig waren, ist heute auch kein sichtbares Licht mehr übrig. Denn bei der Ausdehnung des Universums dehnen sich auch Lichtwellen mit aus (das ist die sogenannte Rotverschiebung: Licht wird längerwellig, das heißt röter). Die Lichtwellen sind heute so langgezogen, weit über den Bereich von sichtbarem roten Licht hinaus, dass wir sie mit unseren Augen nicht mehr erkennen können.

Temperatur

Im Vakuum kann man keine Temperatur definieren (siehe Kleine Anfrage „Welche Temperatur hat das Vakuum?“). Doch dass die Sterne das Universum nicht aufheizen – ganz abgesehen davon, dass man erst einmal erörtern muss, was „Temperatur“ im Weltall überhaupt bedeutet, wenn man sie nicht vernünftig definieren kann –, liegt wieder daran, dass die Abstände viel zu groß und die Sterne dafür bei weitem nicht genug sind.