Das Universum ist kleiner, als wir bisher angenommen haben

Neue Erkenntnisse aus Daten des Planck-Satelliten zeigen: Die äußerste Grenze des beobachtbaren Kosmos ist gerade ein ganzes Stück näher an uns heran gerückt.

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23 August 2016, 12:02pm

Darstellung des Beobachtungshorizonts unseres Universums | Bild: Wikipedia | Unmismoobjetivo | CC BY-SA 3.0

In der letzten Woche ist das Universum geschrumpft—zumindest auf dem Papier. Dieses weltbewegende Ereignis wurde von dem Physiker Nick Tomasello in einem Aufsatz über seine neueste Forschung festgehalten. Denn in einer Studie—die er zusammen mit seinem Kollegen Paul Halpern durchführte und die nun in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsjournals Advances in Astrophysics publiziert wird—fand er heraus, dass der Kosmos in seinem Radius ganze 320 Millionen Lichtjahre kleiner ist als angenommen.

Anstatt wie bisher angenommen 45,66 Milliarden Lichtjahre beträgt der Radius unseres Universums jetzt nur noch 45,34 Milliarden Lichtjahre, wobei ein Lichtjahr um die 9,5 Billionen Kilometer entspricht, die Licht innerhalb eines Jahres im Vakuum zurücklegen kann. „Eine Differenz von 320 Millionen Lichtjahren klingt im kosmischen Maßstab zwar wie Peanuts, aber sie macht unser erkennbares Universum ein wenig kuscheliger", schreibt Tomasello bei Medium. Dieser Wert ist das erste Update der vor 13 Jahren vorgenommenen Größenberechnung.

Um solch nüchternen Zahlenspiele jedoch überhaupt vornehmen zu können, muss man sich zuerst darauf einigen, was man eigentlich messen möchte. Denn wie groß das Universum wirklich ist, ist noch immer nicht bekannt. Zahlreiche Forscher gehen sogar davon aus, das Universum sei unendlich groß.

Jegliche Größenberechnungen beziehen sich also auf das sogenannte beobachtbare Universum—also alles, was wir von der Erde aus messen oder in irgendeiner Weise wahrnehmen können. Da wir uns das Universum als eine Kugel vorstellen, gibt es einen festgesetzten Rahmen für erkennbaren Teil des Kosmos, den Beobachtungshorizont. Dieser stellt in unserem Universum die Grenze für den Bereich dar, in dem jegliche Information seit dem Urknall den Weg zu uns zurückgelegt haben können. Alles, was hinter dem Beobachtungshorizont liegt, ist zu weit entfernt, um unser Auge bis jetzt erreicht zu haben.

Warum hat unser Universum eigentlich genau drei Dimensionen?

Die Daten, auf deren Grundlage der Radius des beobachtbaren Universums nun von Halpern und Tomasello korrigiert werden konnte, stammen vom Planck-Weltraumteleskop der ESA. Diese Raumsonde lieferte bis zu ihrer endgültigen Abschaltung im vergangenen Jahr Daten zur Erforschung der kosmischen Hintergrundstrahlung, anhand derer die Ausdehnung des Universums untersucht werden kann. Mit diesen Informationen kamen die Physiker der University of Sciences in Philadelphia zu dem wohl berechneten Schluss, dass wir von der Größe des beobachtbaren Universums 0,7 Prozent abziehen müssten.

„In seiner Betriebszeit von 2009 bis 2013 hat der Planck-Satellit Ausdehnung des Weltraums gescannt und dabei zahlreiche aktuelle Daten geliefert und Parameter über unser Universum eingesammelt", so Tomasello. Die erste Berechnung aus dem Jahr 2003 basierte auf Daten des WMAP-Satelliten, der das „Nachglühen" des Urknalls untersuchte. Die neuen Daten des Planck sind nun jedoch wesentlich präziser und lassen ein akkurateres Ergebnis zu.

Die Berechnung des Universums stellt sich jedoch etwas komplizierter heraus, als dass man lediglich das Alter des Kosmos mit der Lichtgeschwindigkeit multiplizieren könnte und als befriedigendes astrophysikaisches Ergebnis vorweisen könnte. Denn hinzu kommt der Faktor der Expansion, da sich das Universum seit dem Urknall permanent ausdehnt. Dabei verändern sich nicht die Galaxien oder deren Anordnung zueinander, alle kosmischen Bestandteile behalten ihre wohlorganisierte Ordnung. Lediglich die Abstände vergrößern sich.

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Dieser Zustand lässt sich mit einem Basketball oder einem Rosinenkuchen vergleichen. Während der Ball aufgepumpt wird, entfernen sich die Noppen voneinander, bleiben jedoch in der gleichen Anordnung bestehen. Ebenso verhält es sich mit dem Kuchen. Während der Teig im Ofen aufgeht, nimmt auch der Abstande zwischen den Rosinen zu, während sich die Ordnung nicht verändert. Seit den 1990er Jahren wissen wir, dass diese Expansion zusätzlich noch einer permanenten Beschleunigung unterliegt—unser Universum dehnt sich also immer schneller aus

Für die Messung des Radius stellt diese Ausdehnung jedoch keine Schwierigkeit dar, da sie sich in der Zeitspanne von Milliarden Jahren vollzieht. 13 Jahre sind in diesen Dimensionen demnach eine zu vernachlässigende Größe.

„Über die Jahrhunderte hinweg haben wir festgestellt, dass das Universum viel größer und komplexer ist, als wir es uns je vorgestellt hätten", schreibt Tomasello. „Es ist doch schön, wenn wir dann auf Daten stoßen, die uns zeigen, dass zumindest ein Aspekt davon, der Beobachtungsradius, ein wenig kleiner ist."

Update 23.8., 17:30 Uhr: In einer früheren Version des Artikels stand der Satz: „Alles, was hinter dem Beobachtungshorizont liegt, ist zu weit entfernt, um unser Auge je zu erreichen." Der Bereich jedoch, aus dem uns in einer unbestimmten fernen Zukunft noch Informationen erreichen könnten, ist durch den Ereignishorizont des beobachtbaren Universums bei ca. 16,2 Mrd. Lichtjahren begrenzt, wie uns ein aufmerksamer Leser mitteilte (danke!). Wir haben den Artikel entsprechend korrigiert.