Das beobachtbare Universum: Wie weit können wir sehen?

Das Universum ist etwa 13,8 Milliarden Jahre alt (Planck 2018: 13,787 Milliarden, plus oder minus 0,020 Milliarden). Licht kann uns nur von Orten erreichen, die nah genug waren, damit es uns in dieser Zeit erreichen konnte. Alles, was dahinter liegt, ist außer Sichtweite, einfach weil sein Licht noch nicht hier angekommen ist. Die Kugel von allem, was wir theoretisch sehen können, ist das beobachtbare Universum. Wir befinden uns in seinem Mittelpunkt, weil es dadurch definiert ist, was uns erreicht.

Hat es einen Radius von 13,8 Milliarden Lichtjahren? Fast, aber nein. Sein Radius beträgt etwa 46,5 Milliarden Lichtjahre (also ist es etwa 93 Milliarden Lichtjahre groß).

Warum 46 und nicht 13,8? Weil sich der Raum ausgedehnt hat, während das Licht unterwegs war. Stell dir einen Läufer auf einer Strecke vor, die länger gezogen wird: Während er läuft, rückt die Ziellinie immer weiter weg. Das Licht, das uns gerade erreicht hat, verließ seine Quelle vor langer Zeit, als die Quelle noch viel näher war. Während das Licht unterwegs war, wurde die Quelle durch den sich ausdehnenden Raum weiter weggetragen. Heute ist die Quelle etwa 46 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt.

Dabei sind zwei verschiedene Entfernungen gemeint:

• die Lichtlaufentfernung (13,8 Milliarden Lichtjahre für das älteste Licht) und
• die heutige Entfernung nach der Ausdehnung (bis zu 46,5 Milliarden Lichtjahre). Astronomen nennen sie die mitbewegte Entfernung; in Welt 2 begegnen wir ihr wieder.

Die Materie, die das älteste Licht ausgesendet hat, das wir sehen können, war zu diesem Zeitpunkt nur etwa 40 Millionen Lichtjahre von unserer eigenen Materie entfernt.

Die Grenze des Sichtbaren, nicht die Kante des Raums. Die Kante des beobachtbaren Universums ist wie der Horizont auf dem Meer. Du kannst nicht dahintersehen, aber das bedeutet nicht, dass der Ozean dort endet. Jemand, der am Horizont steht, sieht seinen eigenen Horizont, der auf ihn zentriert ist. Dasselbe gilt für das Universum: Es gibt keine bekannte Kante. Ob das gesamte Universum endlich oder unendlich ist, ist nicht bekannt. Wir können nur sagen, dass es mindestens so groß ist wie der Teil, den wir sehen, und möglicherweise viel größer.

Wie viele Galaxien gibt es? Das beobachtbare Universum enthält mehrere hundert Milliarden bis ungefähr zwei Billionen Galaxien. Die Schätzungen ändern sich ständig, wenn die Teleskope besser werden. Deshalb ist jede einzelne Zahl nur eine Schätzung mit einem großen Wertebereich.

Die fernsten Dinge, die wir sehen. Es gibt zwei Rekorde.

• Die bisher am weitesten entfernten Galaxien, die vom James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) entdeckt wurden, sehen wir so, wie sie weniger als 300 Millionen Jahre nach dem Urknall aussahen (Welt 7).
• Das älteste Licht überhaupt ist die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung (Welt 4). Sie wurde etwa 380.000 Jahre nach dem Urknall freigesetzt. Davor war das Universum ein undurchsichtiger, leuchtender Nebel. Deshalb können wir mit Licht nicht weiter zurückblicken. Das ist unser wahrer Horizont.