Darum ist es nachts dunkel!

Tage später trafen sich Fritz und Peter wieder und es dauerte nicht lange, bis sie an ihrem letzten Thema anknüpften.

P: Deine Frage beim letzten Mal "Warum ist es nachts dunkel?" ließ mir doch keine Ruhe und ich versuchte diesbezüglich einmal nachzulesen. Viel ist nicht dabei herausgekommen, denn in den Lexikas steht wirklich nicht viel drinnen und die nötigen Fachpublikationen habe ich leider nicht zur Verfügung. Das einzige Buch, das ich habe, ist "Knaurs moderne Astronomie" von Hans Joachim Störig. Der Autor behandelt nach meinem Empfinden durch eine sachliche und gut fundierte Abhandlung den Urknall in hervorragender Manier und auch dem Paradoxon von Olbers hat er ein ganzes Kapitel gewidnet. Nur ganz ehrlich, die Erklärungen sind zu wissenschaftlich und eignen sich für diesen Augenblick hier beim Glase Wein überhaupt nicht.

F: Schade, und dabei hatte ich jetzt gedacht, endlich eine Antwort auf meine Frage zu bekommen, denn neulich las ich, dass man mit dieser Frage unter Astronomen und Kosmologen eine lebhafte Diskussion provozieren kann.

P: Dass die Hypothese von Olbers nicht stimmt, brauche ich wohl nicht zu wiederholen, dass es im Weltraum gleichmäßig taghell sein müsste. Es gibt zwischenzeitig verschiedene Antworten. Man hört vom Verrötungs- und Verdünnungseffekt: Das Licht entfernter Galaxien, die sich mit großer Geschwindigkeit entfernen, erscheint uns langwelliger, als es an seiner Quelle war, und damit energieärmer, also eine Rotverschiebung . Es muss uns auch darum schwächer erscheinen, weil von einer sich entfernenden Quelle pro Sekunde weniger Photonen bei uns ankommen, als an der Quelle pro Sekunde abgeschickt wurden.

F: Das ist ja so wie mit dem Taubenzüchter, der eine Reise antrat und jeden Tag Punkt 12 Uhr eine Brieftaube aufsteigen ließ, um zu Hause seinen derzeitigen Standort mitzuteilen. Der Abstand zwischen dem Eintreffen der einzelnen Tauben wurde immer länger. Jede nachfolgende Taube musste ja auch einen immer länger werdenden Weg zurücklegen.

P: Ganz recht und das nennt man den Verdünnungseffekt, weil je Sekunde immer weniger Photonen eintreffen. Trotzdem, die Dunkelheit ist nicht durch die Expansion des Weltalls verursacht. Der wahre Grund scheint mir das endliche Alter des Universums zu sein. Dies hat zur Folge, dass der Raum eben nicht bis in beliebige Entfernungen mit Galaxien angefüllt ist. Blicken wir bis 15 Milliarden Jahren zurück - und das tun wir, wenn wir die entferntesten Quasare wahrnehmen -, so dringen wir in ein Zeitalter vor, in dem sich die Galaxien gerade bildeten. Könnten wir noch weiter zurückblicken, so sähen wir das All in dem Zustand, wie es vorher hatte: es wäre undurchsichtig. Es würde uns wie eine Wand erscheinen, die keine Strahlung durchlässt.

F: Sage mal, ist das nicht ein bisschen weit hergeholt und woher willst du das wissen?

P: Ich weiß es nicht. Ich kann dir nur sagen, dass ich dies gelesen habe und das scheint die derzeitig gültige Antwort der Kosmologen zu sein. 1987 erschien ein Bericht des Astronomen Paul A. Wesson im "Astrophysical Journal", in dem er über seine umfangreichen Computersimulationen berichtete. Dabei wurden folgende Faktoren zu Grunde gelegt:

  1. das Alter der Galaxien mit 15 Milliarden Jahren oder mit 5·10 hoch 17 Sekunden
  2. die durchschnittliche Dichte der leuchtenden Materie im Universum mit 2·10 hoch minus 31 Gramm pro Kubikzentimeter
  3. die durchschnittliche Energieproduktion pro Gramm mit 0,2 erg in der Sekunde.
Dabei ergibt sich, unter Berücksichtigung der Lichtgeschwindigkeit, eine durchschnittliche Intensität des Lichts im ganzen Universum von etwa 10 hoch minus 4 erg auf den Quadratzentimeter in jeder Sekunde. Dabei ist die Expansion noch nicht berücksichtigt.

F: Und das weißt du alles?

P: Nein natürlich nicht. Ich habe es mir nur für dich aufgeschrieben. Aber um die Frage nach der Expansion zu erläutern. In einem zweiten Rechenschritt wurde versucht zu ermitteln, ob die Expansion oder das begrenzte Weltalter der Hauptfaktor ist.

F: Na und? was ist dabei herausgekommen?

P: Das Ergebnis ist eindeutig. Nicht die Expansion ist der Hauptfaktor. Das Universum wäre auch dunkel, vielleicht nicht ganz so dunkel, wenn die Expansion nicht stattfände. Der Hauptfaktor ist die Tatsache, dass das Universum ein endliches Alter hat, zwar nach Milliarden zählend, aber endlich und die Galaxien müssen 1 bis 2 Milliarden Jahre jünger sein als das Universum. Das ist zu kurz, als dass die strahlenden Massen schon den ganzen Raum hätten erhellen können.

F: ?????

P: Man kann die Sache auch etwas anders wenden. Nicht nur das Weltalter ist endlich und damit auch die Zahl der vorhandenen Galaxien, auch die Lichtgeschwindigkeit ist endlich. Sie begrenzt unseren Horizont. Wir können nur Objekte sehen, deren Licht vom Moment der Aussendung an bis heute genug Zeit gehabt haben, um den Weg zu uns zurückzulegen. So jetzt weißt du, warum es nachts dunkel ist.

F: Wenn ich irgendwann mal lese, dass Einstein sich geirrt hat und die Lichtstrahlen keine Konstante darstellen und nicht die schnellsten elekromagnetischen Wellen sind, dann komme ich wieder und wiederhole meine Frage.



Autor:   Wolf Zimmer      E-Mail: wozim@t-online.de
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