Lichtjahr

Eine Entfernung, keine Zeit

Der Name klingt nach einer Zeitspanne, doch ein Lichtjahr misst eine Entfernung. Es ist die Strecke, die Licht in einem Jahr durch den leeren Raum zurücklegt.

Licht legt etwa 300.000 km pro Sekunde zurück. Multipliziert man das mit der Zahl der Sekunden eines Jahres, kommt man auf etwa 9,46 Billionen km. Die Internationale Astronomische Union legt das Jahr dafür als julianisches Jahr von exakt 365,25 Tagen fest.

Zahlen wie Billionen Kilometer sind schwer vorstellbar und umständlich zu schreiben. Zu sagen, ein Stern sei 4 Lichtjahre entfernt, ist kürzer und bringt einen Bonus: Es verrät auch, dass das Licht, das Sie sehen, diesen Stern vor etwa 4 Jahren verlassen hat.

Drei Maßstäbe: AE, Lichtjahr und Parsec

Astronomen wählen die Einheit, die zur Aufgabe passt, so wie man für ein Buch Zentimeter und für eine Autoreise Kilometer nimmt.

Die Astronomische Einheit, kurz AE, ist der mittlere Abstand zwischen Erde und Sonne, etwa 150 Millionen km. Sie eignet sich gut innerhalb des Sonnensystems. Jupiter steht etwa 5,2 AE von der Sonne entfernt, Neptun etwa 30 AE. Ein Lichtjahr entspricht etwa 63.000 AE.

Das Parsec ist die Einheit, die Fachastronomen für Sterne und Galaxien oft bevorzugen. Es entspricht etwa 3,26 Lichtjahren. Der Name kommt von Parallaxensekunde, weil es direkt mit der unten beschriebenen Parallaxenmethode verknüpft ist. Große Entfernungen werden oft in Kiloparsec (Tausende) oder Megaparsec (Millionen) angegeben.

Wie weit sind Sterne und Galaxien entfernt?

Der sonnennächste Stern ist Proxima Centauri, ein kleiner Roter Zwerg in etwa 4,24 Lichtjahren Entfernung. Er gehört zum System Alpha Centauri, dessen zwei hellere Sterne etwa 4,37 Lichtjahre entfernt sind. Selbst mit der Geschwindigkeit unserer schnellsten Raumsonden würde eine Reise dorthin Tausende Jahre dauern.

Sirius, der hellste Stern am Nachthimmel, ist etwa 8,6 Lichtjahre entfernt. Viele der Sterne, die man ohne Teleskop sieht, liegen in einigen Hundert bis einigen Tausend Lichtjahren Entfernung.

Unsere eigene Galaxie, die Milchstraße, misst mehr als 100.000 Lichtjahre, und die Sonne steht rund 26.000 Lichtjahre von ihrem Zentrum entfernt. Die Andromedagalaxie, unsere große Nachbarin, ist etwa 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt. In einer dunklen, mondlosen Nacht zeigt sie sich als schwacher Nebelfleck und gehört damit zu den fernsten Dingen, die das menschliche Auge ohne Hilfsmittel sehen kann.

Entfernungsmessung mit der Parallaxe

Halten Sie einen Finger vor Ihr Gesicht und schließen Sie abwechselnd ein Auge. Der Finger scheint vor dem Hintergrund zu springen. Diese Verschiebung ist die Parallaxe, und je näher der Finger, desto größer der Sprung.

Astronomen machen dasselbe mit der Erdbahn. Sie fotografieren einen nahen Stern und ein halbes Jahr später noch einmal, wenn die Erde auf der anderen Seite der Sonne steht. Der Stern verschiebt sich ganz leicht gegenüber viel weiter entfernten Sternen. Misst man diesen winzigen Winkel und kennt die Größe der Erdbahn, ergibt sich die Entfernung mit einfacher Geometrie.

Die Winkel sind extrem klein, viel kleiner als die Breite eines Haares, das man vom anderen Ende eines Fußballfelds betrachtet. Die Mission Gaia der Europäischen Weltraumorganisation hat Parallaxen für weit über eine Milliarde Sterne gemessen und damit die bislang detaillierteste 3D-Karte unserer Galaxie erstellt.

Standardkerzen für das ferne Universum

Die Parallaxe funktioniert nicht mehr, wenn Sterne so weit entfernt sind, dass sich die Verschiebung nicht messen lässt. Für größere Entfernungen nutzen Astronomen Standardkerzen, also Objekte, deren wahre Helligkeit bekannt ist.

Das Prinzip ist dasselbe wie bei einer Straßenlaterne. Weiß man, wie hell eine Lampe wirklich ist, verrät ihre scheinbare Helligkeit, wie weit sie entfernt ist. Cepheiden sind ein Beispiel: Diese veränderlichen Sterne pulsieren in ihrer Helligkeit, und die Dauer eines Pulses verrät ihre wahre Helligkeit. Henrietta Leavitt entdeckte diesen Zusammenhang Anfang des 20. Jahrhunderts.

Noch weiter draußen dient eine bestimmte Art explodierender Sterne, die Supernova vom Typ Ia, als sehr helle Standardkerze. Sie ist über Milliarden Lichtjahre hinweg sichtbar. Jede Methode wird an der vorherigen geprüft, daher nennen Astronomen die ganze Kette die kosmische Entfernungsleiter.

Warum das wichtig ist

Entfernungen gehören zu den am schwersten messbaren Größen der Astronomie, und doch hängt fast alles von ihnen ab. Ohne die Entfernung eines Sterns zu kennen, können wir weder seine wahre Helligkeit noch seine Größe oder sein Alter bestimmen.

Das Lichtjahr erinnert auch daran, dass Sehen nie sofort geschieht. Wenn Sie Andromeda betrachten, sehen Sie Licht, das die Galaxie verließ, bevor es moderne Menschen gab. In jedem Blick auf den Nachthimmel sind Entfernung und Geschichte miteinander verwoben.