Ein Feld entfernter Galaxien, aufgenommen mit dem James Webb Space Telescope (Bildnachweis: NASA, ESA, CSA und STScI)
Für das bloße menschliche Auge ist der Nachthimmel mit über 9.000 einzelnen Lichtpunkten übersät, aber diese Perspektive deckt nur einen Bruchteil des Universums ab.
Das nächstgelegene sichtbare Sternensystem ist Alpha Centauri, das etwa 4,25 Lichtjahre entfernt ist. Der nächstgelegene Stern in diesem Drei-Sterne-System ist Proxima Centauri, aber da er ein roter Zwerg ist, ist er zu schwach, um ohne Teleskop gesehen zu werden.
Der am weitesten entfernte Stern, der mit bloßem Auge sichtbar ist, ist V762 Cas, ein veränderlicher Stern, der satte 16.000 Lichtjahre entfernt ist. Obwohl er wahrscheinlich 100.000 Mal heller leuchtet als die Sonne, bedeutet diese unglaubliche Entfernung, dass er sich unter idealen Bedingungen direkt am Rande der menschlichen Nachtsichtbarkeit befindet.
Alle Sterne, die wir ohne ein Teleskop sehen können, sind viel massereicher als die Sonne. Sterne wie die Sonne und kleinere sind zu lichtschwach, um die Lichtjahre zwischen ihnen und uns zu überwinden, so dass sie unsichtbar sind. Ohne das Volumen, das in der Entfernung zu V762 Cas enthalten ist, gibt es etwa 9.000 sichtbare Sterne – und über eine Million unsichtbare.
Aber obwohl V762 Cas der am weitesten entfernte Stern ist, den wir mit bloßem Auge sehen können, ist er nicht das am weitesten entfernte Objekt, das wir ohne Teleskop sehen können. Diese Ehre gebührt der Andromeda-Galaxie. Sie enthält mehr als eine Billion Sterne und erscheint uns als ein unscharfer Fleck von der Größe einer ausgestreckten Faust. Wenn Sie Andromeda betrachten, empfangen Sie Licht, das seine Reise vor über 2,5 Millionen Jahren begann.
Einige Blitze und Explosionen erreichen unglaubliche Helligkeitswerte, so dass sie vorübergehend sogar in extremer Entfernung sichtbar sind. So war beispielsweise der Gammastrahlenausbruch GRB 080319B im Jahr 2008 trotz seiner Entfernung von über 7,5 Milliarden Lichtjahren etwa 30 Sekunden lang mit bloßem Auge sichtbar. Das bedeutet, dass sich unser Sonnensystem noch nicht einmal gebildet hatte, als das Licht dieses Gammastrahlenausbruchs seine Reise begann.
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Als Galileo Anfang des 16. Jahrhunderts das astronomische Teleskop perfektionierte, öffnete sich das Universum vor uns. Teleskope ermöglichen es uns, schwächere Objekte zu sehen, weil sie mehr Licht einfangen können, und weiter entfernte Objekte, weil sie die Bilder auch vergrößern.
Selbst mit unseren modernsten boden- und weltraumgestützten Teleskopen und den umfassendsten Durchmusterungen ist es uns gelungen, weniger als 3 % aller Sterne in der Milchstraße und weniger als 1 % der Galaxien im beobachtbaren Universum zu erfassen. Die am weitesten entfernten Galaxien sind für uns immer noch unzugänglich; sie sind einfach zu lichtschwach und zu klein, um von uns entdeckt zu werden.
Das Instrument NIRCam (Nahinfrarotkamera) des James Webb Weltraumteleskops enthüllt einen 50 Lichtjahre breiten Teil des dichten Zentrums der Milchstraße. Auf diesem Bild der Region Sagittarius C (Sgr C) leuchten schätzungsweise 500.000 Sterne und einige noch nicht identifizierte Merkmale. (Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, STScI, Samuel Crowe (UVA))
Aber die Natur hat uns einen kleinen Trick an die Hand gegeben, mit dem wir gelegentlich noch weiter in den Kosmos vordringen können. Wenn das Licht eines fernen Sterns oder einer fernen Galaxie einen massiven Sternhaufen durchquert, kann die Schwerkraft dieses Haufens das Bild vergrößern – in manchen Fällen um das 10.000-fache oder mehr.
Durch diesen Trick der Gravitationslinsen konnten Astronomen den am weitesten entfernten bekannten Einzelstern namens Earendel (ja, das ist eine Anspielung auf „Herr der Ringe“, die aus dem angelsächsischen Mythos des Morgensterns stammt) entdecken, der sich derzeit in einer Entfernung von über 28 Milliarden Lichtjahren befindet. Dieser Stern erschien nur 900 Millionen Jahre nach dem Urknall auf der kosmischen Bühne und gehört damit zur ersten Generation von Sternen, die im Universum entstanden sind.
Mit einer ähnlichen Gravitationslinsentechnik haben Astronomen mit dem James-Webb-Weltraumteleskop die Entfernung zu JADES-GS-z13-0, der am weitesten entfernten bekannten Galaxie, genau gemessen. Sie befindet sich derzeit in einer Entfernung von über 33,6 Milliarden Lichtjahren und entstand, als unser Universum gerade einmal 400 Millionen Jahre alt war.
Darüber hinaus können wir immer noch kosmische Objekte sehen, aber dazu müssen wir auf andere Wellenlängen des Lichts ausweichen. Im Mikrowellenbereich sind wir vom Leuchten des kosmischen Mikrowellenhintergrunds umgeben, dessen Licht erzeugt wurde, als das Universum 380.000 Jahre alt war und sich von einem Plasma in ein neutrales Gas verwandelte. Dieses Licht hat den Kosmos seither durchdrungen und befindet sich fast am Rande des beobachtbaren Universums.
Astronomen vermuten, dass es weitere Signale gibt, die aus einer noch tieferen Vergangenheit stammen. So haben zum Beispiel exotische Prozesse in den ersten Momenten des Urknalls eine Flut geisterhafter Teilchen erzeugt, die als Neutrinos bekannt sind, und man ist auf der Suche nach dieser Reliktpopulation. Noch exotischere Prozesse innerhalb der ersten Sekunde des Urknalls haben den Kosmos wahrscheinlich mit Gravitationswellen überschwemmt. Vorgeschlagene Missionen wie der Big Bang Observer könnten die schwachen Spuren dieses Restsignals auffangen. Sollte es entdeckt werden, wäre es das bei weitem am weitesten entfernte Objekt, das wir jemals sehen könnten.
