Was ist ein Lichtjahr?

ZULichtjahrSo messen Astronomen die Entfernung im Weltraum. Es wird dadurch definiert, wie weit ein Lichtstrahl in einem Jahr zurücklegt – eine Entfernung von sechs Billionen Meilen. Betrachten Sie es als den größeren, böseren Cousin des Zolls, der Meile, des Kilometers und des Furlongs. Wenn Sie sich über das Geschehen in der Astronomie auf dem Laufenden halten möchten, lohnt es sich, ein wenig Zeit damit zu verbringen, zu verstehen, was es mit dieser lustigen Maßeinheit auf sich hat.


Astronomen verwenden einen Lichtstrahl als Referenz, um Entfernungen zu Weltraumobjekten zu finden. Lichtstrahlbild überShutterstock

Waren Sie schon einmal auf dem Weg zu Freunden und haben unterwegs angerufen, um zu sagen, dass Sie sich verspäten? Wenn Sie wie ich sind, können Sie ihnen sagen: „Ich bin ungefähr zehn Minuten entfernt“. Sie verwenden, wie lange Sie brauchen, um dorthin zu gelangen, als Ersatz dafür, wie weit Sie entfernt sind. Astronomen machen dasselbe, wenn sie die Entfernung zu einem Stern oder einer Galaxie bestimmen, aber anstatt sich darauf zu verlassen, wie schnell sie fahren oder gehen können, verwenden sie einen Lichtstrahl als Referenz.


Warum machen die Dinge so? Erstens ist Licht bequem. Im gesamten Universum bewegt sich alles Licht mit genau der gleichen Geschwindigkeit: etwa 670 Millionen Meilen pro Stunde. Normalerweise denken wir nicht daran, dass Licht irgendwohin reist, denn wenn wir einen Lichtschalter betätigen – da ist es! Wir müssen nicht warten, bis der Raum hell wird. Es passiert augenblicklich. Abgesehen davon, dass es nicht sofort ist, nur wahnsinnig schnell. Lassen Sie uns eine Sekunde innehalten und darüber nachdenken, wie lächerlich schnell die Lichtgeschwindigkeit ist.

Wenn Sie mit Lichtgeschwindigkeit reisen könnten, könnten Sie die Erdkugel in einer Sekunde fast achtmal umrunden.
Bildnachweis: NASA / NOAA / GSFC / KKW Finnland / VIIRS / Norman Kuring

Mit dieser Geschwindigkeit würden Sie die Erdkugel in einer Sekunde fast achtmal umrunden.

Beeindruckend! Auf jeden Fall schneller als mit dem Flugzeug zu reisen. Wenn Sie also mit Lichtgeschwindigkeit in einer geraden Linie von der Erde wegreisen würden, würden Sie in der gleichen Zeit ziemlich weit kommen, oder? Da der Weltraum so groß ist, hättest du es nicht einmal zum Mond geschafft. Die Reise zum Mond dauert mit Lichtgeschwindigkeit etwa anderthalb Sekunden. Die Reise zur Sonne mit Lichtgeschwindigkeit dauert etwa acht Minuten. Können Sie sich das überhaupt vorstellen? Mit einer Geschwindigkeit zu reisen, bei der Sie acht volle Minuten lang jede Sekunde fast 300.000 Meilen zurücklegen, würden Sie nur in das Zentrum unseres Sonnensystems bringen.




Ein Lichtstrahl braucht nur 8 Minuten, um die 93 Millionen Meilen (150 Millionen Kilometer) von der Sonne bis zur Erde zurückzulegen. Bild überGebraut OHareauf Wikimedia Commons.

Dass Licht Zeit braucht, um überall anzukommen, hat einen interessanten Nebeneffekt. Wenn das Sonnenlicht acht Minuten braucht, um zu uns zu gelangen, dann sehen wir die Sonne tatsächlich so, wie sie vor acht Minuten war. Wir blicken in die Vergangenheit!

Das klingt zwar ein wenig verrückt, ist aber tatsächlich etwas, mit dem Sie bereits vertraut sind. Wenn Sie zum Beispiel schon einmal ein Feuerwerk gesehen haben, wissen Sie, dass Sie die Explosion sehen und wenige Sekunden später hören. Wenn Sie während des Feuerwerks die Augen schließen, haben Sie nur Ihre Ohren, um zu wissen, wann etwas passiert. Da es einige Zeit dauert, bis der Ton bei Ihnen ankommt, hören Sie Dinge immer ein paar Sekunden nachdem sie passiert sind. Das gleiche passiert mit Licht: Wir sehen erst dann etwas, wenn das Licht dieses Ereignisses tatsächlich zu unseren Augen gelangt. Beim Blick durch einen Raum beträgt die Zeitverzögerung nur wenige Milliardstel Sekunden. Aber wenn wir anfangen, über genügend große Entfernungen zu schauen, wird das Licht merklich verzögert, wie die Geräusche von explodierenden Feuerwerkskörpern.

Der rote Stern in der Mitte dieses Bildes ist Proxima Centauri, der nächste Nachbar unserer Sonne unter den Sternen. Ein Lichtstrahl von diesem Stern braucht etwa 4 Jahre, um zur Erde zu gelangen. Bild überhyperphysics.phy-astr.gsu.edu


Der Hauptgrund für die Verwendung von Lichtjahren ist jedoch, dass die Entfernungen, mit denen wir uns im Weltraum befassen, immens sind. Wenn wir uns an Meilen oder Kilometer halten, stoßen wir schnell auf unhandliche Zahlen, die nur die Entfernung zum nächsten Stern messen: ein schwacher roter Zwerg namensProxima Centauridas liegt nur 24.000.000.000.000 Meilen entfernt! Die Verwendung eines längeren Meterstabs hilft sozusagen, die Zahlen zumindest überschaubar zu halten. Für einen Astronomen beträgt die Entfernung zu Proxima Centauri nur vier Lichtjahre. Anders ausgedrückt: Das Licht unseres stellaren Nachbarn von nebenan braucht vier Jahre, um zur Erde zu gelangen.

Die Milchstraße, in der sich unsere Sonne und alle Sterne, die wir nachts sehen, befinden, erstreckt sich von einem Ende zum anderen über 100.000 Lichtjahre. Wenn man das relativiert, beträgt die Dauer der aufgezeichneten Menschheitsgeschichte ungefähr 5.000 Jahre. Licht von einem Stern an einem Ende unserer Galaxie braucht also 20-mal länger als die gesamte aufgezeichnete Geschichte, um zum anderen Ende zu gelangen.

Andromeda-Galaxie

Astronomen messen die Entfernung zur Andromeda-Galaxie in Lichtjahren. Ein Lichtjahr entspricht etwa 6 Billionen Meilen. Diese Galaxie ist über 2 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Bildnachweis: Adam Evans über Wikipedia

Über unsere Galaxie hinaus sind es etwas mehr als zwei Millionen Lichtjahre bis zu unserem nächsten galaktischen Nachbarn, demAndromeda-Galaxie. Das Licht, das wir derzeit von dieser Galaxie sehen, blieb ungefähr zur gleichen Zeit zurück, als die Vorfahren der modernen Menschen zum ersten Mal Steinwerkzeuge entdeckten.


Unser letzter Halt führt uns an den Rand des sichtbaren Universums. Hier wird auch die Schwierigkeit der Entfernungsmessung in einem sich ständig erweiternden Universum deutlich. Das Licht, das wir aus den tiefsten Tiefen des Universums sehen, reist fast dreimal länger durch den Kosmos, als es unseren Planeten gibt: fast 14 Milliarden Jahre! Aber es gibt einen Haken: Wir können nicht sagen, dass der Rand des sichtbaren Universums 14 Milliarden Lichtjahre entfernt ist.

Hubble Ultra Deep Field Bild aus dem Jahr 2004, eines der tiefsten Bilder von Galaxien in unserem Universum. Quelle: S. Beckwith & die HUDF Working Group (STScI), HST, ESA, NASA

Wieso den? Denn das Universum ist in dieser Zeit größer geworden! Eine Galaxie, deren Licht 14 Milliarden Jahre brauchte, um unseren kleinen Planeten zu erreichen, hat sich in den dazwischenliegenden Äonen noch weiter entfernt. Die gegenwärtige physische Entfernung zu diesem entfernten Leuchtfeuer, wenn wir die Expansion des Universums stoppen und ein wirklich langes Maßband ausstrecken, beträgt etwas mehr als 46 Milliarden Lichtjahre! Selbst in Lichtjahren wird es unhandlich, Entfernungen im Universum zu messen. Aber etwas Vertrautes wie Meilen einzumessen, ist wirklich demütigend. Von hier bis zum Rand unseres Blickfelds erstreckt sich eine Strecke von ca. 276.000.000.000.000.000.000.000 Meilen.

Und es wird jeden Tag größer.

Fazit: Wie weit ist ein Lichtjahr? Es ist die Entfernung, die ein Lichtstrahl in einem Jahr zurücklegt – eine Entfernung von sechs Billionen Meilen.