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Lexikon der Astronomie: Olbers-Paradoxon

Eines der berühmten Paradoxa der Astronomie, benannt nach dem Arzt und Amateurastronomen Wilhelm Olbers (1758 – 1840).

Die Ausgangsfrage

Olbers stellte sich die Frage, warum der Nachthimmel eigentlich dunkel ist, wenn doch das unendlich große Universum angefüllt ist mit Abertausenden kosmischen Lichtquellen.
Das Paradoxe ist also, warum es auf der Nachtseite der Erde dunkel ist, obwohl sehr viele Sterne (die vielfach hintereinander stehen, wie das Band der Milchstraße belegt) und andere kosmische Quellen die Nachtseite der Erde beleuchten.

Erster Ansatz: Fehlschlag

Mit mehr mathematischem Aufwand für eine Begründung, könnte man darauf kommen, dass der Strahlungsstrom einer Quelle am Himmel mit dem Entfernungsquadrat abnimmt; allerdings nimmt ebenso die Zahl der Sterne (bei vorausgesetztem unendlichen, homogenen Universum) mit dem Entfernungsquadrat zu. Somit würde der Nettostrahlungsstrom gemessen auf der Erde konstant bleiben! Warum ist es nachts also nicht hell?

Die Auflösung

Die Lösung des Paradox besteht darin, dass die Ausbreitung des Sternenlichts mit extrem hoher, aber dennoch mit endlicher Geschwindigkeit, nämlich der Vakuumlichtgeschwindigkeit c von fast 300 000 km/s, geschieht. Die Konsequenz: Nicht das Licht aller kosmischen Quellen hat also die Erde bereits erreicht, seitdem sie entstanden sind bzw. seitdem sie emittieren. Die Strahlung ist noch unterwegs in den Weiten des Alls. Es gibt also einen Beobachtungshorizont: Nicht alle Objekte des Universums können auf einmal erfasst werden. Die beobachtete Expansion des Universums (Hubble-Effekt), getrieben durch die Dunkle Energie, schränkt die Beobachtung weiter ein. Denn durch die anhaltende Expansion entfernen sich entfernte Objekte von der Erde noch mehr, dadurch dass sie mit der expandierenden Raumzeit 'schwimmen'. Andererseits nimmt gleichermaßen der Beobachtungsradius zu, und zwar mit einer Lichtsekunde pro Sekunde bzw. einem Lichtjahr pro Jahr.

Rötung gibt es zwar, löst aber nicht das Paradoxon

Der oft angeführte Effekt der Extinktion reicht nicht als Erklärung aus. Durch Extinktion findet jedoch nur eine Verschiebung des Lichts im Spektrum statt, beispielsweise vom optischen Bereich in den infraroten oder Radiobereich. Die Strahlung der Sterne sollte also nach wie vor, jedoch nur in anderen Wellenlängenbereichen detektierbar sein: Es wäre für Detektoren, die einen größeren Spektralbereich abdecken, als das menschliche Auge, demnach trotz Extinktion 'hell'.

Fazit

Extinktion löst nicht das Olbers-Paradoxon! Das Paradoxon verschwindet bei der Berücksichtigung der Endlichkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht. Der Kern der Lösung ist also in Einsteins Spezieller Relativitätstheorie zu finden – die kannte Wilhelm Olbers freilich nicht.

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  • Die Autoren
- Dr. Andreas Müller, München

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