Ist es im Weltall immer dunkel?

ist es im weltall immer dunkel? 400 Photonen pro cm³

Die Antwort auf die Frage ist es im weltall immer dunkel? lautet: Nein, aber aus menschlicher Sicht erscheint es dunkel. Das All enthält gewaltige Strahlungsenergie, doch deren Temperatur von 2,7 Kelvin liegt außerhalb unseres Wahrnehmungsbereichs. Diese unsichtbare Energie erzeugt einen Schleier vor unseren Augen. Wer die Hintergrundstrahlung versteht, erkennt, dass das Universum keineswegs leer ist.

Ist es im Weltall immer dunkel?

Obwohl das Weltall für unsere Augen wie eine endlose schwarze Leere aussieht, ist es physikalisch gesehen alles andere als dunkel. Die wahrgenommene Dunkelheit ist eine weltall dunkelheit erklärung und ein faszinierendes Zusammenspiel aus fehlender Materie zur Lichtstreuung, der Ausdehnung des Universums und der Begrenzung unserer menschlichen Sinne, die nur einen winzigen Bruchteil der tatsächlichen Strahlung im Kosmos erfassen können.

In der Nähe von Lichtquellen wie unserer Sonne ist es sogar extrem hell. Das Problem ist jedoch: Damit wir Helligkeit im Raum wahrnehmen, muss das Licht auf etwas treffen, das es reflektiert oder streut. Da das Weltall ein fast perfektes Vakuum ist, reisen die Lichtstrahlen einfach an uns vorbei, ohne den Hintergrund zu beleuchten. Für einen Beobachter im All sieht der Himmel daher immer schwarz aus, selbst wenn die Sonne direkt neben ihm brennt.

Warum ist der Weltraum schwarz, wenn es Milliarden Sterne gibt?

Diese Frage beschäftigt die Wissenschaft seit Jahrhunderten. Hier wird das olberssches paradoxon einfach erklärt: Wenn das Universum unendlich groß und unendlich alt wäre, müsste man in jeder Richtung auf einen Stern blicken, und der gesamte Nachthimmel müsste so hell wie die Oberfläche der Sonne sein. Doch das ist offensichtlich nicht der Fall. Ein entscheidender Grund ist das Alter des Universums von etwa 13,8 Milliarden Jahren. Das Licht vieler weit entfernter Sterne hatte schlichtweg noch nicht genug Zeit, um uns zu erreichen.

Zusätzlich sorgt die Expansion des Universums dafür, dass sich Galaxien von uns wegstellen. Dabei passiert etwas Merkwürdiges: Die Lichtwellen werden wie ein Gummiband in die Länge gezogen. Dieser Effekt, die sogenannte Rotverschiebung, dehnt sichtbares Licht so weit aus, dass es in den Infrarotbereich oder sogar in den Bereich der Radiowellen übergeht. Das All ist also voll von diesem Licht, aber unsere Augen sind für diese Wellenlängen blind. Fast 99,997 Prozent der elektromagnetischen Strahlung im Universum können wir ohne technische Hilfsmittel gar nicht sehen. ^[1]

Lichtstreuung: Der Unterschied zwischen Erde und Weltraum

Warum haben wir auf der Erde einen strahlend blauen Himmel, während Astronauten auf dem Mond in ein schwarzes Nichts blicken? Die Antwort liegt in unserer Atmosphäre. Die Luftmoleküle und Staubpartikel um uns herum streuen das Sonnenlicht in alle Richtungen. Besonders das kurzwellige blaue Licht wird stark gestreut, weshalb der gesamte Himmel beleuchtet erscheint. So verstehen wir das licht im weltraum ohne atmosphäre: Ohne diese Partikel erreicht das Licht unsere Augen nur auf direktem Weg. Alles andere bleibt schwarz.

Ich erinnere mich noch gut daran, wie ich als Kind versucht habe, das mit einer Taschenlampe in einem dunklen, staubfreien Zimmer nachzustellen. Ohne Staub in der Luft sieht man den Strahl der Taschenlampe von der Seite fast gar nicht - nur den hellen Punkt an der Wand, wo das Licht auftrifft. Genauso funktioniert das All. Es gibt keine Luft, die den Lichtstrahl der Sterne für uns sichtbar macht. Es ist ein wenig gruselig, wenn man darüber nachdenkt: Wir stehen mitten in einem Meer aus Licht und fragen uns dennoch, ist es im weltall immer dunkel?

Das unsichtbare Leuchten des Universums

Wenn wir Infrarot- oder Röntgenteleskope benutzen würden, sähe das Weltall völlig anders aus. Es wäre ein wirbelndes Chaos aus Farben und Helligkeit. Besonders beeindruckend ist die Kosmische Hintergrundstrahlung. Dies ist ein schwaches Glimmen, das aus allen Richtungen des Raums kommt und ein Überbleibsel des Urknalls ist. Würden unsere Augen Mikrowellen sehen können, wäre der gesamte Himmel bei Tag und Nacht taghell erleuchtet.

Die Strahlungsdichte im All ist gewaltig. In jedem Kubikzentimeter Raum befinden sich im Durchschnitt etwa 400 Photonen der Hintergrundstrahlung. Aber da diese Photonen eine Temperatur von nur etwa 2,7 Kelvin ^[3] haben, liegen sie weit außerhalb unseres biologischen Wahrnehmungsbereichs. Das All ist also nicht leer oder dunkel; es ist nur für uns nicht lesbar. Wir blicken durch einen Vorhang aus unsichtbarer Energie.

Wahrnehmung von Licht: Erde vs. Weltraum

Erdatmosphäre

• Blau bei Tag (Streuung), Rot/Orange bei Sonnenuntergang

• Weiche Schattenkanten durch diffuses Umgebungslicht

• Gleichmäßige Ausleuchtung des Sichtfeldes durch Streuung an Gasen

Vakuum des Weltalls (Sterne/Mond)

• Tiefschwarz, selbst wenn die Sonne scheint

• Hart, pechschwarz und messerscharf ohne Aufhellung

• Extremer Kontrast; Lichtquellen sind stechend hell, der Rest bleibt dunkel

Lukas und die Suche nach dem Lichtstrahl

Lukas, ein junger Physikstudent in Berlin, wollte für ein Seminar erklären, warum Weltraumfotos oft so künstlich wirken. Er hatte Schwierigkeiten zu vermitteln, dass Schatten im All wirklich 'leer' sind.

Er versuchte es mit einem Experiment im Fotolabor: Er dunkelte alles ab und nutzte einen Laser. Ohne Nebelmaschine war der Strahl unsichtbar. Er war frustriert, weil die Kamera nur Dunkelheit einfing.

Dann begriff er den Fehler: Er musste das Medium ändern. Er wirbelte etwas Mehl auf und plötzlich war der Strahl da. Er realisierte, dass das All genau dieses 'Mehl' - die Atmosphäre - vermissen lässt.

Sein Vortrag wurde ein Erfolg. Er zeigte, dass das All zu 99,99 Prozent leer ist, was erklärt, warum Lichtstrahlen von 100 Milliarden Sternen einfach ins Leere laufen, ohne uns den Weg zu weisen.