Die Expansion des Universums

Warum ist es Nachts dunkel?

Diese Frage scheint sehr einfach beantwortet zu sein. "Unsere" Erdseite hat sich in der Nacht von der Sonne abgewandt so, dass die Sonnenstrahlen die andere Seite beleuchten. Doch aus der Frage entstand ein Paradoxon.
Kopernikus erklärte seinerzeits die Tatsache durch eine dunkle Fixsternhülle, die einen endlichen Raum umschließt, und auf der eine endliche Anzahl von Sternen zu sehen sind. Doch schon Ende des 16. Jahrhunderts brachten Thomas Digges und Giordano Bruno die Theorie eines unendlichen Universums auf, in dem unendlich viele Sterne gleichmäßig im Raum verteilt wären. Und für lange Zeit sollte dies die führende Weltanschauung bleiben.
Allerdings wäre nach der Theorie von Digges und Bruno unser Nachthimmel hell erleuchtet. Unendlich viele Sterne würden unendlich viel Licht ausstrahlen. Überall, wo man hinsieht, müsste man demzufolge einen Stern sehen. Das ist aber, wie sich jeder selbst überzeugen kann, nicht der Fall. Damals ging man noch von etwa gleich großen Sternen mit gleicher Leuchtkraft aus. Viele Personen beschäftigten sich mit dem Paradoxon, und es wurden unterschiedliche Theorien geschaffen. Der berühmteste war Heinrich Wilhelm Olbers im 19. Jahrhundert. Ihm zu Ehren redet man oft auch vom "Olbers-Paradoxon".
Aber auf eine Lösung der Frage kam man erst Mitte des 20. Jarhunderts, als bekannt wurde, dass Sterne nicht unendlich lange existieren.
Geht man von den obigen Annahmen aus, so gibt es eine maximale Blickentfernung. Diese entsteht, da einzelne Sterne durch ihre scheinbare Fläche dahinter befindliche Sterne verdecken. Man sieht also ab einer bestimmten Entfernung nur noch Sterne und der Nachthimmel wäre hell erleuchtet. Unter dieser Annahme wäre das in unserem Universum eine Entfernung von rund 10²³ ly. Das Licht braucht also 10²³ Jahre, um zu uns zu gelangen. Sonnenähnliche Sterne haben eine max. Leuchtdauer von etwa 10¹⁰ Jahren. Gelangt also das Licht der am entferntesten Sterne zu uns, existieren weder diese noch die uns nächstgelegenen. Somit kann es nicht unendlich hell sein, da in dem Moment, wenn das Licht beim Beobachter eintrifft, keine weiteren Sterne Licht aussenden. Zwar entstehen ständig neue Sterne, wodurch die gesamte Leuchtdauer größer wird, aber es "sterben" im gleichen Maße wieder Sterne, was die maximale Blickentfernung vergrößert. Dadurch bleibt das Verhältnis zwischen Leuchtdauer und Blickentfernung gleich. Zur Unterstützung des Argumentes trägt bei, dass die Sterne nicht alle die gleiche Masse besitzen und nicht gleichmäßig im Raum verteilt sind. Sie konzentrieren sich in Galaxien, welche auch nicht gleichmäßig verteilt sind. Durch die unterschiedliche Masse haben sie auch eine unterschiedliche Lebensdauer. Es ist also sowohl ein unendlich großes, als auch expandierendes Universum möglich, da in einem expandierendem Universum die gleichen Bedingungen gelten.
Man kann aus der Tatsache des Nachthimmel-Paradoxons jedoch nicht auf das Alter des Universums schließen. Die obige Argumentation gilt sowohl in einem unendlich alten wie auch in einem endlich alten Universum, aber für ein endlich altes Universum ist auch schon eine andere Begründung ausreichend. Das Licht der entferntesten sichtbaren Sterne würde immer noch 10²³ Jahre unterwegs sein, um zu uns zu gelangen. Doch dass Universum ist viel jünger, als dieser Zeitraum, und deshalb hätte uns das Licht noch nicht erreicht.

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