Das Universum ist 13,5 Mrd. Lichtjahre alt. Warum aber ist es größer als 45 Mrd. Lichtjahre, wenn nichts schneller als Licht sein kann?

13 Antworten

Hallo jansch97, 

das beobachtbare Universum ist 13,8 Milliarden Jahre alt. 

Ein Lichtjahr ist die Entfernung, die das Licht im Vakuum in einem Jahr zurücklegt... das sind rund 10 Billionen Kilometer. 

Jetzt würde man annehmen, dass sich daraus die Größe des Universums ergibt, indem man einfach rechnet, dass der sichtbare Radius 13,8 Lichtjahre sein müsste.

Das stimmt aber nicht, weil sich das Universum ausdehnt. 

An dieser Stelle brauchen wir noch nicht einmal darüber nachdenken, ob sich sehr weit entfernte Galaxien von uns schneller als mit Lichtgeschwindikeit bewegen... was sie tun, aber dazu gleich. 

Allein die Tatsache, dass sich das Universum ausdehnt, sorgt schon dafür, dass wir Objekte sehen können, die heute weiter entfernt sind als 13,8 Lichtjahre. 

Stell Dir vor, ein Freund von Dir steht einige Meter von Dir entfernt auf einem riesigen Gummiband. Er legt einen Stein auf die Stelle, wo er steht und beginnt dann mit einer festen Geschwindigkeit, auf Dich zuzugehen. Gleichzeitig beginnt jemand, das Gummiband gleichmäißg zu dehnen. Dein Freund wird dadurch - während er auf Dich zuläuft - immer mit dem Band von Dir weggetragen. Ist er insgesamt schnell genug, kommt er schließlich bei Dir an. Wenn Ihr beide jetzt schaut, wo der Stein liegt, dann werdet Ihr feststellen, dass der weiter weg liegt als die Strecke, die Dein Freund gelaufen ist. 

Warum? Weil sich natürlich das Band auch auf den Abschnitten gleichmäßig gedehnt hat, die Dein Freund schon durchschritten hatte. Wegabschnitte, die für Deinen Freund also noch recht kurz waren, haben sich weiter ausgedehnt, nachdem er schon durch war. 

Und deswegen ist der Stein eben inzwischen weiter weg als Dein Freund insgesamt gelaufen ist. 

Derselbe Trick ist das auch im Universum: Das dehnt sich mit einer bestimmten Rate aus. Pro Sekunde entstehen auf eine Entfernung von über 3 Millionen Lichtjahren etwa 70 km neuer Raum. Das trägt die Galaxien von uns weg. Ein einmal ausgesendeter Lichtstrahl wird auch mit dem Raum ein wenig zurückgetragen, aber eben beizeiten weniger stark als die Galaxie, die ihn ausgesendet hat, weil er uns schon näher ist. Und deswegen ist die Galaxie, die ihn ausgestrahlt hat, weiter von uns weg als "verstrichene Zeit mal Lichtgeschwindigkeit". 

Natürlich sehen wir in der Zeit zurück, wenn wir in die Tiefen des Alls blicken. Wir sehen die weit entfernte Galaxie also so, wie sie vor Milliarden von Jahren war - nicht so, wie sie heute ist. 

Jetzt noch zur Sache mit dem "überlichtschnell" - wie gesagt: Zur Erklärung, dass die Galaxie grundsätzlich weiter weg ist, brauchen wir das nicht. Nur wenn wir die Größe der Werte erklären wollen, dann schon. 

Weit verbreitet, aber trotzdem falsch ist die Vereinfachung der Aussagen von Einsteins Spezieller Relativitätstheorie auf den Satz "nichts ist schneller als das Licht". 

Tatsächlich sagt die SRT, dass für massebehaftete Objekte (also so was wie Du und ich) und Information die Lichtgeschwindigkeit (im Vakuum) eine obere Grenzgeschwindigkeit ist. Wo keine Masse im Spiel ist oder keine Information übertragen werden kann, können Objekte durchaus schneller als das Licht sein. Der Laserpunkt, der von einem extremst starken Laserpointer von hier auf den Mond geworfen würde, dürfte mit einer größeren Winkelgeschwindigkeit über den Mondboden huschen - weil keine Informationen zwischen den Punkten der Mondoberfläche auf diese Weise mit Überlichtgeschwindigkeit übertragbar wären.

Bei der Expansion des Universum bewegt sich auch nichts mit Überlichtgeschwindigkeit durch den Raum. Alle beteiligten Galaxien sind gemütlich eingebunden in ihre lokale Umgebung und werden lediglich mit dem Raum zusammen voneinander weggetragen ("Hubble-Fluss") Es bewegt sich also nirgends eine von ihnen mit Überlichtgeschwindigkeit durch den Raum. 

Aber durch Aufsummieren der oben genannten Rate von 70 km pro Sekunde und gut 3 Millionen Lichtjahren kommt man bei sehr weit entfernten Objekten eben auf Raten, die die Lichtgeschwindigkeit übersteigen. Lokal - also in der jeweiligen Umgebung - ist die SRT niergends verletzt, der Effekt entsteht erst über das Aufsummieren vieler kleiner Raten auf sehr große Entfernungen. Und ja: Die entferntesten Galaxien und die Hintergrundstrahlung zeigen Rotverschiebungen, die einer Überlichtgeschwindigkeit entsprechen.

Grüße

P.S.: Zum Weiterlesen: Der erste Artikel erklärt es sehr simpel, der zweite geht ins Eingemachte. Je nachdem, wie genau Du es wissen möchtest. ;-)

http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2014/07/14/wie-gross-ist-das-universum/

http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2010/09/19/wie-gross-ist-das-beobachtbare-universum/

Hallo.

Dir passiert hier ein kleiner Denkfehler. 
Erstmal ist das Universum nicht "13,5 Mrd. Lichtjahre" alt, sondern einfach nur Jahre. Um genau zu sein sogar ca. 13,8 Mrd. Jahre.

Ein paar Dinge machen es nun aber komplizierter. Unter anderem waren die Bedingungen erst ca. 400.000 Jahre nach dem Urknall so, dass sich Licht ausbreiten konnte - ist nebensächlich aber sollte erwähnt werden.

Der nächste und wichtigste Punkt, der zu deinem Missverständnis führt, ist die Schlussfolgerung, dass das sichtbare Universum nur 13,5 Mrd. Lichtjahre in alle Richtungen von der Erde ausgehend groß sein kann, weil dies das Alter des Universums ist. 

Wenn wir auf der Erde den "Rand" des sichtbaren Universum ausfindig machen und eine Distanz von 13,5 Mrd. Lichtjahren bestimmen, dann darfst du nicht vergessen, dass sich das Universum in den 13,5 Mrd. Jahren, die das Licht zu uns gebraucht hat, weiterhin beständig ausgedehnt hat. 

Lässt man nun diese Ausdehnung in die entsprechenden Berechnungen einfließen, dann folgt daraus, dass wir ca. 46,6 Mrd. Lichtjahre in jede Richtung blicken. 
Das sichtbare (bzw. beobachtbare) Universum ist deshalb wesentlich größer und hat einen Durchmesser von knapp 93 Mrd. Lichtjahren. 

Ich hoffe das ganze ist verständlich. Falls das nicht der Fall ist, werde ich mich bemühen, es noch einmal anders zu formulieren, also frag sehr gerne nach.

LG. 

Das Universum ist etwa 13,5 Milliarden Jahre alt, ein Lichtjahr ist die Strecke, die Licht in einem Jahr zurücklegt (genau 9,461 Billionen Kilometer). Du musst bedenken, dass sich auch Teile des Universums weiter ausgedehnt haben (und ausdehnen), die das Licht bereits hinter sich gebracht hat, wenn es auf dem Weg zu uns ist.

Die Quellen des Lichts haben sich also in der Zwischenzeit weiter von uns entfernt und die gerade noch sichtbaren am äußersten Rand des beobachtbaren Universums eben etwa 45 Milliarden Lichtjahre. Ungefähr 13,5 Milliarden Lichtjahre ist die Strecke, die das Licht bis zu uns zurückgelegt hat. Und weil es eben lichtschnell ist, folgt daraus, dass es vor etwa 13,5 Milliarden Jahren ausgesandt worden sein muss.

PS: Aber eigentlich sind es nach neuesten Messungen etwa 13,81 Jahre.

Wie können wir 13 Mrd Lichtjahre weit sehen

Wir können Ja bekanntlich ca. 13 Mrd Lichtjahre ins Universum sehen, also müsste doch das Hubble-Teleskop seit 13 Mrd Jahre "ausschau" halten?

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Außerdem steht dort, dass nicht bekannt ist, ob das Universum eine endliche oder eine unendliche Größe hat.

Allerdings ist es laut Wikipedia ausgeschlossen, dass es sowohl ein unendliches Alter als auch eine unendliche Größe hat. Soviel ich verstanden habe, war die Argumentation, dass man ansonsten ja Sterne beobachten können müsste, die deutlich weiter als 14 Milliarden Lichtjahre entfernt sind.

Weiter kann man auf Wikipedia lesen, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt das Universum lichtundurchlässig war und von diesem Zustand nur noch die infrarote Hintergrundstrahlung übrig ist.

Wie passt das zusammen?

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