„Gedankenreise“ durchs All

Die Kleine Magellansche Wolke – eine der Nachbar-Galaxien unserer Milchstraße. Bild: NASA, ESA, STScI
Die Kleine Magellansche Wolke – eine der Nachbar-Galaxien unserer Milchstraße. Bild: NASA, ESA, STScI

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Es ist nicht ganz einfach, sich im Sonnensystem und dem Rest des Universums zurechtzufinden. Vor allem die riesigen Entfernungen können schnell jede Vorstellungskraft sprengen. Deshalb hier ein kleiner Reiseführer zur Orientierung, der die Dimensionen verdeutlichen soll und der mit einem kurzen Flug zum Mond beginnt.

Ein Foto, das die Erde und den Mond zeigt. Diese seltene Aufnahme entstand, als sich die deutsch-amerikanische Jupiter-Sonde Galileo auf ihren Weg durchs Sonnensystem machte. Bild: NASA, DLR
Ein Foto, das die Erde und den Mond zeigt. Diese seltene Aufnahme entstand, als sich die deutsch-amerikanische Jupiter-Sonde Galileo auf ihren Weg durchs Sonnensystem machte. Bild: NASA, DLR

Der Mond ist – von der Erde aus gesehen – der nächste Himmelskörper: gerade einmal rund 400.000 Kilometer entfernt. Am Ende dieses kleinen Artikels wird uns das wie ein „Katzensprung“ vorkommen – und tatsächlich kann man diese Strecke mit heutigen Antrieben in nur wenigen Tagen zurücklegen, wie dies ja auch schon die Apollo-Astronauten vor rund 40 Jahren getan haben.

Bis zur Sonne ist es dagegen schon rund vierzig Mal weiter: etwa 150 Millionen Kilometer. Da die Kilometer-Angaben im Weltraum schnell in die Millionen und Milliarden gehen, verwendet man hier häufiger andere Einheiten – zum Beispiel Lichtjahre oder auch Astronomische Einheiten. Vom Mond benötigt das Licht, das sich mit 300.000 Kilometer pro Sekunde bewegt, etwas mehr als eine Sekunde, bis es auf der Erde eintrifft. Von der Sonne ist es schon rund 8 Minuten bis zu uns unterwegs. Die Entfernung von der Erde zur Sonne wird auch eine Astronomische Einheit – kurz 1 AE – genannt.

Künstlerische Darstellung unseres Sonnensystems. Bild: NASA, JPL, Caltech, T. Pyle (SSC)
Künstlerische Darstellung unseres Sonnensystems. Bild: NASA, JPL, Caltech, T. Pyle (SSC)

Zum Jupiter, dem größten Planeten unseres Sonnensystems, sind es von der Sonne aus gerechnet schon 5 Astronomische Einheiten. Und Pluto, der „Mini-Planet“ am Rande unseres Sonnensystems, ist von der Sonne schon 40 Astronomische Einheiten entfernt. Wäre die Strecke zwischen Sonne und Erde nur einen Meter lang, so wären es bis zum Pluto also rund 40 Meter. Jenseits des Pluto gibt es noch viele kleinere Himmelskörper, bis wir auf unserer kleinen „Gedankenreise durchs All“ schließlich unser Sonnensystem verlassen und damit im leeren Raum zwischen den Sternen angekommen sind.

Jenseits des Sonnensystems

Der nächste Stern – Proxima Centauri – ist ca. 4 Lichtjahre entfernt. In Kilometern ausgedrückt sind das rund 40 Billionen Kilometer. Zur besseren Vorstellung: Bei unserem Maßstab von einem Meter Abstand zwischen Sonne und Erde läge Proxima Centauri etwa 300 Kilometer weit weg.

Künstlerische Darstellung von Proxima Centauri. Bild: NASA
Künstlerische Darstellung von Proxima Centauri. Bild: NASA

Die Sonne und auch Proxima Centauri sind nur zwei von rund 200 Milliarden Sternen – die Angaben schwanken von 100 bis 300 Milliarden – in unserer Galaxie, der Milchstraße.

Diese Ansammlung von Sternen sieht wohl von oben wie eine große Spirale aus, von der Seite eher wie eine gigantische flache Frisbee-Scheibe. Ihr Durchmesser dürfte etwa 100.000 Lichtjahre betragen, ihre Dicke vielleicht ein paar tausend Lichtjahre.


Goodbye Milchstraße

Das Foto zeigt zwar eine andere Galaxie, doch so ungefähr dürfte auch unsere Milchstraße aussehen. Bild: NASA, ESA, STScI
Das Foto zeigt zwar eine andere Galaxie, doch so ungefähr dürfte auch unsere Milchstraße aussehen. Bild: NASA, ESA, STScI

Wenn wir nun sogar unsere eigene Galaxie, die Milchstraße, verlassen, sehen wir andere Nachbar-Galaxien wie die Magellanschen Wolken oder die Andromeda-Galaxie. Sie alle bestehen aus Millionen und Milliarden Sternen – alle ähnlich unserer Sonne, manche größer, manche kleiner. Rund 30 bis 40 solcher Galaxien bilden zusammen die sogenannte „Lokale Gruppe“. Dieser Galaxien-Haufen erstreckt sich über ein Gebiet von einigen Millionen Lichtjahren Ausdehnung. Nur zur Erinnerung: Eine Lichtsekunde entspricht rund 300.000 Kilometern und ein Lichtjahr hat rund 10 Billionen Kilometer Länge. Kurz und gut: Die Milchstraße und erst recht die Lokale Gruppe sind schon gewaltige Ansammlungen von unvorstellbarer Größe.

„Seifenblasen“ und seltsame Fäden

Filamente: fadenförmige Verbindungen zwischen Galaxienhaufen und Superhaufen. Grafik: The Center for Cosmological Physics
Filamente: fadenförmige Verbindungen zwischen Galaxienhaufen und Superhaufen. Grafik: The Center for Cosmological Physics

Die Lokale Gruppe – also die Gruppe unserer Milchstraße und der anderen 30 bis 40 Nachbar-Galaxien – ist wiederum Teil einer noch größeren Ansammlung, die aus mehreren solcher Galaxien-Haufen besteht: dem „Virgo-Superhaufen“, auch „Lokaler Superhaufen“ genannt. Solche Ansammlungen von mehreren Galaxien-Haufen – jeder mehrere Millionen Lichtjahre groß – sind die größten bekannten Gebilde im Universum: 100 Millionen Lichtjahre groß und noch viel größer.

Diese Superhaufen scheinen sich aber nicht völlig gleichmäßig im Raum zu verteilen, sondern wie „Fäden“ aneinanderzureihen. Wie Waben in einem Bienenhaus oder besser noch wie alte Spinnweben im Keller oder auf dem Dachboden sehen diese Strukturen aus. Man kann sie sich auch wie den Schaum in der Badewanne vorstellen: Die Blasen bestehen aus Seife – in unserem Falle sind das die Galaxien-Superhaufen – und in den Blasen ist: nichts! Denn tatsächlich versammeln die Superhaufen offenbar einen großen Teil der sichtbaren Materie des Universums, während in den Zwischenräumen nahezu leere Regionen zu existieren scheinen. Die „Fäden“, zu denen sich die Superhaufen zusammenfügen, werden übrigens „Filamente“ genannt. Die „Große Mauer“ ist beispielsweise ein solches „Filament“ von vielen 100 Millionen Lichtjahren Ausdehnung. Die Lücken zwischen den Filamenten – also die leeren Zwischenräume – nennt man „Voids“. Sie sind meist etwa 100 Millionen Lichtjahre groß, wobei man aber vor einiger Zeit eine gigantisch große „Lücke“ von 1 Milliarde Lichtjahren Größe gefunden hat, in der sich praktisch nichts befindet.

Nachdem wir nun Sterne, Galaxien, Galaxienhaufen und Superhaufen und auch die seltsame Struktur der Materieverteilung erkundet haben, werfen wir abschließend einen Blick auf die gesamte Ausdehnung des Universums. Wie muss man sich das Universum vorstellen? Als gigantische Kugel? Als flache Scheibe? Als sogenanntes Ellipsoid – jene Form eines Balles, die man vom American Football kennt? Verschiedene Wissenschaftler haben hier verschiedene Modelle entwickelt, ohne dass es dazu abschließende Klarheit gibt.

Auch ist die Frage noch völlig offen, wie groß das Universum überhaupt ist. Vielleicht sind es zig Milliarden Lichtjahre, vielleicht ist es noch viel größer. Ist es unendlich groß? Ja und nein. Zumindest scheint es – ähnlich wie die Oberfläche einer Kugel – kein Ende zu haben. Zur Veranschaulichung kann man sich hier kurz die Erde vorstellen: Auch die Oberfläche unseres Planeten ist zwar nicht unendlich groß, aber es gibt natürlich keine Stelle, an der sie zu Ende wäre. Da sich das Universum seit dem Urknall offenbar immer weiter ausdehnt, also täglich größer wird, kann es eigentlich nicht unendlich groß sein. Denn etwas, das schon unendlich groß ist, kann sich ja logischerweise nicht weiter ausdehnen. Doch die Frage, wie man sich die Grenze des Universums und den Raum dahinter vorstellen soll, kann die Wissenschaft nicht beantworten. Vielleicht wird es dazu in ferner Zukunft sinnvolle Erklärungen geben. Vielleicht aber entzieht es sich auch einfach unserer Erkenntnis …