Kann sich das Universum schneller ausdehnen als das Licht?

Kann sich das Universum schneller als das Licht ausdehnen?

Die Frage nach der Expansionsrate des Universums und ob sie die Lichtgeschwindigkeit überschreiten kann, ist seit langem ein Thema wissenschaftlicher Debatten. Die allgemeine Relativitätstheorie, die von Albert Einstein entwickelt wurde, liefert eine Möglichkeit, diese Frage zu untersuchen.

Expansion des Raums

Laut der allgemeinen Relativitätstheorie dehnt sich das Universum aus. Diese Expansion ist nicht auf die Bewegung von Objekten im Raum zurückzuführen, sondern auf die Ausdehnung des Raums selbst. Mit anderen Worten, der Abstand zwischen zwei beliebigen Punkten im Universum nimmt mit der Zeit zu.

Geschwindigkeit der Expansion

Die Expansionsrate des Universums wird durch die Hubble-Konstante beschrieben. Diese Konstante gibt die Rate an, mit der sich die Entfernung zwischen zwei weit voneinander entfernten Galaxien pro Zeiteinheit erhöht. Der aktuelle Wert der Hubble-Konstante beträgt etwa 70 km/s pro Megaparsec. Dies bedeutet, dass sich für jede Million Parsec (ungefähr 3,26 Millionen Lichtjahre) Distanz zwischen zwei Galaxien diese Galaxien mit einer Geschwindigkeit von etwa 70 km/s voneinander entfernen.

Übertrifft die Expansion die Lichtgeschwindigkeit?

Die Expansion des Raums kann die Lichtgeschwindigkeit nicht überschreiten. Dies liegt daran, dass die Lichtgeschwindigkeit die maximale Geschwindigkeit ist, mit der sich Informationen oder Energie durch den Raum bewegen können. Wenn sich der Raum schneller als das Licht ausdehnen könnte, würden weit entfernte Objekte so schnell von uns weggetragen, dass ihr Licht uns nie erreichen könnte.

Lokale Expansion vs. Horizonte

Es ist wichtig, zwischen der lokalen Expansionsrate und der Expansionsrate über große Entfernungen zu unterscheiden. Über kurze Entfernungen kann die Expansion die Lichtgeschwindigkeit überschreiten. Dies bedeutet jedoch nicht, dass Objekte schneller als das Licht reisen können. Vielmehr wächst der Raum selbst zwischen diesen Objekten so schnell, dass sie sich voneinander entfernen können.

Die Expansionsrate über große Entfernungen wird jedoch durch die Lichtgeschwindigkeit begrenzt. Dies liegt daran, dass das Licht uns von weit entfernten Objekten eine endliche Zeitspanne erreicht. Wenn sich diese Objekte zu schnell von uns entfernen, würden wir ihr Licht nie sehen, da sie immer weiter über unseren Horizont hinaus verschoben würden.

Kosmischer Horizont

Der kosmische Horizont ist die maximale Entfernung, aus der Licht uns erreichen kann. Er entspricht der Entfernung, die Licht seit dem Urknall zurückgelegt hat. Der kosmische Horizont wächst ständig mit der Expansion des Universums, aber er kann die Lichtgeschwindigkeit nicht überschreiten.

Fazit

Die allgemeine Relativitätstheorie erlaubt dem Universum, sich schneller als die Lichtgeschwindigkeit auszudehnen. Diese Expansion ist jedoch auf die Ausdehnung des Raums selbst zurückzuführen, nicht auf die Bewegung von Objekten im Raum. Über große Entfernungen kann die Expansion die Lichtgeschwindigkeit nicht überschreiten, da sonst weit entfernte Objekte über unseren kosmischen Horizont hinaus verschoben würden. Dies bedeutet, dass die Expansion des Universums, obwohl sie immens ist, durch die fundamentale Begrenzung der Lichtgeschwindigkeit eingeschränkt ist.