Warum ist es nachts dunkel?

Der Sternenhimmel im November 2018

In Mittelalter und Neuzeit gingen die Menschen in dem Glauben schlafen, dass es nachts dunkel würde, weil die Sonne abends untergeht, bis sie am nächsten Morgen wieder an der Himmelssphäre auftaucht. Nach der damaligen Vorstellung zog das Tagesgestirn, ebenso wie Mond und Planeten, geruhsam an fixen Sphären um die Erde seine Bahn. Diese kosmische Ordnung war begrenzt durch die äußere Hülle, an der die Fixsterne prangten. Auch als die Sonne mit dem kopernikanischen Weltbild ins Zentrum der Welt rückte und der Übergang vom geozentrischen zum heliozentrischen Weltbild die Vorstellungen des Kosmos revolutionierte, geriet das Universum darüber hinaus nicht weiter aus seinen Fugen.

Weitaus stärker erschüttert wurde diese kosmische Ordnung gegen Ende der Renaissance, als der englische Astronom Thomas Digges (1546 - 1595) im Jahr 1576 die Vorstellung eines unendlichen, randlosen Universums aufbrachte. Diese Idee war zwar nicht völlig neu; sie kursierte bereits in der Antike. Doch Digges machte ein solches Weltbild nun für den wissenschaftlichen Diskurs hoffähig.

Dennoch war der Gedanke, das Universum könnte unendlich sein, selbst für nüchterne Forschergeister wie Johannes Kepler (1571 - 1630) beängstigend. Wenn das tatsächlich die neue Wirklichkeit sein sollte: Woher konnte man denn eigentlich wissen, ob das Universum tatsächlich unendlich oder doch begrenzt war? Lieferte der Kosmos nicht vielleicht selbst Indizien dafür, ob er so oder so beschaffen war?

Angenommen das Universum wäre tatsächlich unendlich groß und in allen Richtungen gleichmäßig mit Sternen angefüllt. Als Erdbewohner sähen wir uns dann in einer Situation vergleichbar mit der eines Wanderers, der sich in einem großen Wald verirrt hat. Bäume in alle Richtungen soweit das Auge reicht, keine Baumgrenze, auch auf weite Sicht gäbe es keinen Durchblick zwischen Bäumen auf eine Wiese, der Orientierung böte. Übertragen auf das Universum hieße das, dass wir in allen Richtungen Sterne sehen müssten, beziehungsweise uns von überall her das Licht von Sternen erreichen würde. Folglich müsste es nachts also hell und nicht dunkel sein. Weil das aber nicht so ist, war für Johannes Kepler die beruhigende Schlussfolgerung, dass das Universum nicht unendlich sein könne. Konnten die Menschen seinerzeit also doch beruhigt schlafen gehen und sich in einem endlichen Universum geborgen wissen?

Die Aufnahme des Hubble Ultra Deep Field enthält 10 000 Galaxien. Die rötesten und ältesten von ihnen, etwa 100, stammen aus einer Zeit, als das Universum nur 800 Millionen Jahre alt war.

Viele Gelehrte wollten sich mit dieser Sichtweise nicht abfinden. Spätestens als sich die Newtonsche Vorstellung (Sir Isaac Newton, 1643 - 1727) vom zwar noch statischen, also unbeweglichen, aber unendlichen Universum etablierte, mussten Argumente dafür gefunden werden, die das Universum dunkel erscheinen ließen, obwohl es keine Grenzen besaß. Edmond Halley (1656 - 1741) versuchte dem Widerspruch beizukommen, indem er argumentierte, dass Sterne ab sehr großer Entfernung unsichtbar werden. Ein Argument, das schlichtweg falsch war.

Etwas später führten einige andere Forscher an, darunter der schweizerische Astronom Jean-Philippe Loys de Cheseaux (1718 - 1751) sowie einige Jahrzehnte später sein deutscher Kollege Heinrich Olbers (1758- 1840), dass das Sternenlicht durch ein Medium verschluckt werden könnte, welches sich im Raum zwischen den Sternen befindet. Schließlich wandte John Herschel (1792-1871), Sohn des berühmten William Herschel, ein, dass das nicht funktionieren könne. Denn nach einer gewissen Zeit würde diese Materie beginnen, die aufgenommene Energie wieder abzustrahlen und so den Nachthimmel zum Leuchten zu bringen. Olbers wurde später die Fragestellung über diesen widersprüchlichen Sachverhalt eines dunklen Nachthimmels in einem unendlichen, gleichförmigen Universum zugeschrieben, obwohl die Diskussion dazu schon sehr viel weiter zurückreicht. Sie ist daher weithin als Olbersches Paradoxon bekannt.

Der Haken an der Debatte war jedoch ein ganz anderer, wie wir heute wissen. Zum einen ist die Lichtgeschwindigkeit endlich. Daher blicken wir beim Betrachten des Universums stets in die Vergangenheit, und zwar umso weiter, je entfernter die Regionen sind, die wir sehen. Existiert das Universum erst seit einer endlichen Zeit, ist die Reichweite entsprechend begrenzt, bis zu der wir blicken können. Selbst wenn das Universum größer als diese Reichweite ist oder gar unendlich, können wir nicht sämtliche Sternen oder Galaxien darin erfassen. Zum anderen ist die Lebensdauer der Sterne begrenzt. In einem unendlichen, aber auch entsprechend großen Universum kann uns gar nicht das Licht aller jemals existierenden Sterne gleichzeitig erreichen, da ihre Leuchtdauer kürzer ist, als diejenige Zeitspanne, die wir zurückschauen. Daher nehmen wir stets nur eine begrenzte Anzahl an Sternen oder Galaxien wahr. Und die reicht nicht aus, um das Universum nachts leuchten zu lassen. Das gilt unabhängig davon, ob das Universum statisch ist oder dem heutigen Modell entsprechend expandiert.

Der Sternenhimmel Anfang November 2018 über Frankfurt am Main um 22:30 Uhr MEZ.

Position der Sternbilder

Der November bietet mit seinen langen Nächten Zeit für ausgiebige astronomische Beobachtungen, vorausgesetzt das Wetter spielt mit. Zu Beginn der Nacht versinkt der Adler unter dem Westhorizont; Leier und Schwan bewegen sich etwas höher am Himmel nach Nordwesten. Auf der Ekliptik steht im Südwesten der Wassermann, weiter im Süden folgen die Fische. Oberhalb davon steht die markante Herbstkonstellation aus Pegasus und Andromeda, gefolgt von Perseus. Von Osten her klettern die typischen Wintersternbilder herauf: Der Stier mit dem rötlichen Aldebaran, darüber der Fuhrmann mit dem Hauptstern Kapella und auf der Ekliptik ziehen die Zwillinge mit Kastor und Pollux hinterdrein. Tief im Südosten erstreckt sich Eridanus, und im Osten prangt bereits Orion.

Lauf des Mondes

Zu Neumond am 7. November hält sich der Erdtrabant in der Waage auf. Am 15. November ist der zunehmende Halbmond im Steinbock anzutreffen; am 23. des Monats befindet sich der Vollmond im Stier. Der wieder abnehmende Halbmond durchläuft am 30. November den Löwen.

Lauf der Planeten

Venus taucht im November am Morgenhimmel auf, ihre Helligkeit nimmt zum Monatsende ihn zu. Der rötliche und noch immer recht helle Mars ist am Abendhimmel im Südwesten anzutreffen. Am Westhorizont lässt sich abends für kurze Zeit der Ringplanet Saturn blicken. Uranus lässt sich bei guten Bedingungen mit dem bloßen Auge im Sternbild Fische auffinden. Neptun im Wassermann ist nur mit Fernglas oder Teleskop zu sehen.

Meteorströme

Der klassische Novemberstrom der Leoniden wird in diesem Jahr eher spärlich ausfallen, sein Maximum ist am 19. November zwischen 0 und 1 Uhr zu erwarten. Deutlich aktiver dürfte hingegen der Strom der nördlichen Tauriden um den 10. November werden.

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