Nachdem es letzte Woche bei der Frage zu Paralleluniversen sehr philosophisch und abstrakt wurde, geht es heute in der Serie “Fragen zur Astronomie” wieder ganz konkret und bodenständig mit einem Klassiker weiter. Die Frage ist eine, die mir sehr, sehr oft gestellt wird und sie lautet: Wenn sich das Universum ausdehnt, wieso kommt dann die Andromeda-Galaxie auf uns zu?
So könnte der Himmel der fernen Zukunft aussehen, wenn die Andromeda-Galaxie uns schon wesentlich näher gekommen ist (Künstlerische Darstellung: NASA, ESA, Z. Levay and R. van der Marel (STScI), T. Hallas, and A. Mellinger)
Eine eigentlich sehr vernünftige Frage. Wenn Wissenschaftler über die Expansion des Universums sprechen, dann sagen sie dabei oft Sätze wie “Alles bewegt sich von allem anderen fort!” oder “Jede Galaxie entfernt sich um so schneller von allen anderen, je weiter sie entfernt ist!”. Und wenn das auch im wesentlichen das Phänomen der kosmischen Ausdehnung richtig beschreibt, kann es trotzdem zu Missverständnissen kommen. Denn ganz offensichtlich bewegt sich ja nicht alles von allem anderen fort. Der Computerbildschirm auf den ich gerade blicke, bewegt sich nicht von mir fort sondern bleibt dort, wo er ist. Die Erde bleibt immer gleich groß und dehnt sich nicht aus. Die Planeten des Sonnensystems umkreisen die Sonne in (fast) immer dem gleichen Abstand und entfernen sich nicht von ihr. Die Sterne unserer Milchstraßengalaxie bewegen sich nicht systematisch voneinander fort und die Milchstraße löst sich nicht auf. Und auch Andromeda, unsere Nachbargalaxie, bewegt sich eben nicht von uns fort sondern kommt auf uns zu!
In ferner Zukunft werden die beiden Galaxien miteinander kollidieren und zu einer großen, neuen Galaxie verschmelzen. Und auch überall sonst im Universum kann man beobachten, wie Galaxien miteinander kollidieren. Wie kann das sein, wo das Universum doch expandiert?
Um das zu verstehen, muss man sich mehrere Dinge klar machen. Als Edwin Hubble damals vor etwa 100 Jahren die Expansion des Alls entdeckte, hat er alle möglichen Galaxien beobachtet und festgestellt, dass sie sich von uns entfernen und zwar um so schneller, je weiter sie weg sind. Die Bewegung, um die es hier geht, ist allerdings keine Bewegung durch den Raum. Es ist der Raum selbst, der expandiert! Ganz vereinfacht gesagt: Die Galaxien bleiben wo sie sind, nur der Raum zwischen ihnen wird immer mehr. Je größer die Entfernung zwischen uns und einer Galaxie, desto mehr Raum ist dazwischen und desto mehr Raum kann expandieren. Darum bewegen sich ferne Galaxien schneller von uns weg als nähere. Aber es gibt eben nicht nur diese “indirekte” Bewegung die durch die Expansion des Raums verursacht wird, sondern auch eine direkte Bewegung durch den Raum. Diese Bewegung wird von der Gravitationskraft verursacht, die zwischen allen Himmelskörpern mit Masse wirkt.
Was am Ende passiert, hängt davon ab, welcher Effekt größer ist. Milchstraße und Andromeda-Galaxie sind nur ein paar Millionen Lichtjahre voneinander entfernt. Die Gravitationskraft zwischen beiden ist deutlich größer als der Effekt der Expansion des Raums. Wieder vereinfacht gesagt: Der Raum zwischen Milchstraße und Andromeda dehnt sich zwar aus und schiebt die beiden Galaxien auseinander. Aber die von der Gravitationskraft verursachte Bewegung der beiden Galaxien durch den Raum ist viel größer und darum kommt Andromeda auf uns zu anstatt sich zu entfernen.
So ist es auch im restlichen Universum: Die Gravitationskraft hält die Dinge auf kleinen Skalen zusammen und sorgt dafür, dass Planeten bei ihren Sternen bleiben; Sterne in ihren Galaxien und nahe Galaxien in Galaxienhaufen zusammengehalten werden. Erst wenn man wirklich große Distanzen betrachtet und Objekte, zwischen denen sich wirklich viel Raum befindet, summiert sich dessen Expansionsrate zu einem relevanten Einfluss und die Galaxienhaufen bewegen sich dann tatsächlich alle voneinander fort und das um so schneller, je größer der Abstand ist – genau so wie es Hubble damals gesagt hat.
Die Antwort auf die Frage Wenn sich das Universum ausdehnt, wieso kommt dann die Andromeda-Galaxie auf uns zu? lautet also: Weil Andromeda durch die Gravitationskraft stark genug beschleunigt wird, so dass sie sich schneller durch den Raum bewegt, als dieser expandieren kann.
Mehr Antworten findet ihr auf der Übersichtsseite zu den Fragen, wo ihr selbst auch Fragen stellen könnt.
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