Was ist Olbers 'Paradoxon?
Olbers 'Paradoxon, auch als Paradoxon des dunklen Nachthimmels bekannt, ist der Name für das Problem der Erklärung, warum der Himmel nachts dunkel ist. Das Rätsel wurde zum ersten Mal gestellt, als angenommen wurde, dass das Universum statisch, unendlich umfangreich und unendlich alt sei. Basierend auf diesen Annahmen scheint es, dass der Himmel hell sein sollte, da es unendlich viele Sterne geben würde, die jeden Punkt des Himmels bedecken würden. Das Paradoxon ist nach Heinrich Olbers benannt, der 1826 erklärte, dass jede Sichtlinie an einem Stern enden würde, wodurch der Himmel hell würde. Das Problem war jedoch in der Geschichte der Astronomie, die bis ins 16. Jahrhundert zurückreicht, bereits mehrmals aufgetreten.
Der früheste bekannte Hinweis auf das Paradoxon stammt von dem Astronomen Thomas Digges aus dem Jahr 1576, der das Problem in seiner Beschreibung eines unendlichen Universums mit einer zufälligen Verteilung von Sternen entdeckte. 1610 zitierte Johannes Kepler das, was als Olbers 'Paradox bekannt werden sollte, um zu zeigen, dass das Universum endlich sein muss. Es schien jedoch ein Problem mit einem endlichen Universum zu geben, das darin bestand, dass es aufgrund der Anziehungskraft der Sterne und Planeten in sich zusammenbrach. Die meisten Astronomen gingen daher davon aus, dass das Universum unendlich sei, und so blieb das Paradoxon bestehen.
Erste Vorschläge, dass die meisten Sterne zu weit weg waren, um gesehen zu werden, wurden schnell verworfen. Wenn das Universum unendlich alt wäre, hätte das Licht der Sterne unendlich viel Zeit, um uns zu erreichen, sodass selbst die entferntesten Sterne zu einem strahlenden Himmel beitragen würden. Mathematisch lässt sich zeigen, dass für ein unendliches Universum mit gleichmäßig verteilten Sternen der gesamte Himmel so hell sein muss wie ein durchschnittlicher Stern. Die Helligkeit der Sterne nimmt mit der Entfernung ab, aber die Anzahl der Sterne nimmt mit der Entfernung ohne Begrenzung in einem unendlichen Universum zu. Die Effekte heben sich auf und hinterlassen einen hellen Himmel.
In den nächsten hundert Jahren wurden verschiedene weitere Versuche unternommen, um das Rätsel zu lösen. Ein früher Versuch einer Erklärung war, dass das meiste Sternenlicht von Staub verdeckt wurde. Es ist zwar wahr, dass Staubwolken in unserer Galaxie große Bereiche der Sicht blockieren, aber wenn es unendlich viele Sterne gäbe, würde sich der gesamte Staub wie die Sterne erhitzen und glühen.
Ein weiterer Vorschlag war, dass die Sterne nicht zufällig verteilt waren, sondern in Gruppen mit großen Lücken dazwischen angeordnet waren. Wir wissen jetzt, dass dies tatsächlich der Fall ist: Sterne werden in Galaxien gruppiert, die in Cluster und Supercluster gruppiert sind. Im größten Maßstab ist das Universum jedoch homogen und Olbers 'Paradoxon, wie er es selbst beschreibt, besagt, dass jede Sichtlinie an einem Stern enden muss. So formuliert, ist es klar, dass eine nicht zufällige Gruppierung von Sternen nur dann den dunklen Himmel erklären kann, wenn die Sterne hintereinander aufgereiht sind und sich gegenseitig das Licht versperren - ein Szenario, das niemand ernst nehmen kann.
Erst als Edwin Hubble 1929 entdeckte, dass sich das Universum ausdehnt, bot sich eine Lösung für Olbers 'Paradoxon. Es ist jetzt bekannt, dass sich das beobachtbare Universum mit zunehmender Entfernung ausdehnt, und wenn wir in der Zeit zurückblicken, kommen wir zu einem Punkt mit kleinem Volumen und großer Dichte. Dies gibt zwei Gründe, warum der Himmel dunkel ist. Der erste und wichtigste Grund ist, dass das Universum ein begrenztes Alter hat, so dass es keine Zeit für das Licht von Sternen über eine bestimmte Entfernung hinaus gegeben hätte, um uns zu erreichen. Ein zweiter Grund ist, dass die Expansion des Universums zu einer Doppler-Verschiebung des Lichts von Sternen führt, die mit der Entfernung zunimmt. Ab einer bestimmten Entfernung würde das gesamte Licht über das sichtbare Spektrum hinaus verschoben, wodurch alle Sterne unsichtbar würden.