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Hubble-Volumen

Errechnete Verteilung sichtbarer Materie im Universum (Ausschnitt).
Grafik: MPA Garching
Hubble-Volumen, der beobachtbare Teil des Universums.

Aufgrund der endlichen Lichtgeschwindigkeit ist nur ein kugelförmiger Bereich im All für uns sichtbar. Denn Lichtstrahlen von Himmelskörpern außerhalb dieser Kugel würde länger als das Alter des Universums brauchen, um uns zu erreichen. Würde sich das Universum nicht ausdehnen, entspräche der Radius dieser Kugel genau seinem Alter, mäße also 13,7 Milliarden Lichtjahre. Da sich das Universum aber beschleunigt ausdehnt und somit alle Entfernungen ständig wachsen, sind ferne Objekte nicht mehr an dem Platz, an dem wir sie sehen. Sie können sich mittlerweile weit außerhalb dieser 13,7 Milliarden Lichtjahre befinden. Das Hubble-Volumen hat daher inzwischen einen Radius von ungefähr 46 Milliarden Lichtjahren.

Dieses Volumen enthält etwa 100 Milliarden Galaxien, 1021 Sonnensysteme, 1078 Atome sowie 1088 Photonen (Strahlungsteilchen). Seine Masse beträgt damit ungefähr 1053 kg, die Dichte 2,3 ∙ 10-26 kg pro Kubikmeter. Das Licht von den fernsten für uns sichtbaren Objekten, den Quasaren, brauchte bis zu 13 Milliarden Jahre, um zu uns zu gelangen. Wir sehen also die Quasare in ihrem damaligen Zustand, als sie das Licht abstrahlten. Wie sie heute aussehen oder ob sie denn überhaupt noch existieren, ist für uns prinzipiell nicht entscheidbar, denn wegen der Ausdehnung des Raums sind sie inzwischen über 40 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt**. Dies führt manchmal zur Zweideutigkeit bei Angaben von Entfernungen ferner Himmelsobjekte. Oft wird nur die Distanz zur damaligen und nicht zur heutigen Position angegeben. Zusätzlich zur Verwirrung trägt bei, dass in Büchern und Zeitungsartikeln das Hubble-Volumen gern mit dem Universum selbst verwechselt wird.

Die Kugelschale des Hubble-Volumens ist ein Ereignishorizont ähnlich dem eines Schwarzen Lochs. Denn was jenseits dieser Schale liegt, entzieht sich für immer der Beobachtung. Welchen Teil des Universums das Hubble-Volumen umfasst, hängt natürlich vom Standort des Beobachters ab. Da dieser sich immer im Zentrum dieses Volumens befindet, sehen etwa Bewohner der Andromeda-Galaxie ein etwas anderes Hubble-Volumen als wir.

Das Universum auf dem Schreibtisch

Die Größenverhältnisse im Hubble-Volumen mag der folgende Vergleich verdeutlichen. Nehmen wir an, der beobachtbare Teil des Universums liegt vor uns auf dem Schreibtisch, hat also einen Durchmesser von etwa 2 Metern. Galaxienhaufen bilden feine Flecken und Bänder im Millimeterbereich. Mit einer starken Lupe oder einem einfachen Mikroskop können wir die einzelnen Galaxien als Lichtpünktchen sehen: Eine Galaxie hat etwa die Größe eines Staubkorns (0,002 Millimeter) und ist etwa einen Zehntelmillimeter von ihrer Nachbargalaxie entfernt. So besehen, sind die Entfernungen im Kosmos gar nicht so riesig. Zur Beobachtung unseres Sonnensystems in diesem Maßstab würde allerdings auch ein Rasterelektronenmikroskop nicht mehr ausreichen: Mit einem Durchmesser im Bereich von 10-11 Millimetern ist es weit kleiner als ein Atom.

 

** Sie entfernen sich also schneller als das Licht. Dies steht nicht im Widerspruch zur Speziellen Relativitätstheorie, nach der die größtmögliche Geschwindigkeit die Lichtgeschwindigkeit ist. Denn diese Beschränkung gilt für Bewegungen im Raum, jedoch nicht für die Ausdehnung des Raums selbst.

 

 

Quelle: www.unendliches.net (unendlich gut!)




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