Schedelsche Weltchronik

Hat das Universum einen Mittelpunkt?

Stück für Stück hat die Astronomie unseren blauen Planeten vom Mittelpunkt des Kosmos zu einem unbedeutenden Staubkorn in den unendlichen Weiten des Weltalls gemacht. Im Weltbild des Altertums kreisten Sonne, Mond, Planeten und Sterne zunächst um die Erde. Im heliozentrischen Weltbild rückte dann die Sonne in den kosmischen Mittelpunkt. Doch heute wissen wir, dass die Sonne nur einer von mehreren hundert Milliarden Sternen der Milchstraße ist, die um das galaktische Zentrum kreisen – und die Milchstraße wiederum nur eine von unzähligen Galaxien im Universum.

Die altertümliche Darstellung zeigt die Erde im Mittelpunkt mit den umgebenden Bahnen der Himmelskörper.
Klassische Darstellung des geozentrisches Weltbilds

In den zwanziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts stießen die Astronomen dann auf den merkwürdigen Befund, dass sich nahezu alle Galaxien von uns zu entfernen scheinen. Und je größer der Abstand einer Galaxie von uns, desto höher ist auch die „Fluchtgeschwindigkeit“, mit der das Sternsystem von uns fortstrebt.

Befinden wir uns also doch an einem besonderen Ort, im Mittelpunkt des Kosmos? Keineswegs! Jedem Beobachter im Universum, egal wo er sich befindet, bietet sich das gleiche Bild der Galaxienflucht. Denn die Galaxien bewegen sich nicht wirklich von uns – oder einem anderen Beobachter – fort, sondern es ist der Raum selbst, der sich ausdehnt und damit alle Entfernungen zwischen den Galaxien vergrößert. Denken Sie an Rosinen in einem großen Rosinenkuchen. Während der Kuchen aufgeht, scheinen sich aus Sicht jeder Rosine alle anderen Rosinen zu entfernen.

Wo fand der Urknall statt?

Rechnet man die Expansion des Weltalls in die Vergangenheit zurück, so muss das Universum seinen Anfang in einem extrem dichten Zustand genommen haben. Nach heutigen Erkenntnissen fand dieser „Urknall“ vor 13,7 Milliarden Jahren statt. Das wirft bei Laien oft die Frage auf, wo im Universum denn dieser Urknall stattgefunden hat. Doch diese Frage basiert auf der falschen Vorstellung vom Urknall als einer Explosion im Raum, bei der die Materie von einem Punkt aus in alle Richtungen davon flog. Doch beim Urknall entstand nicht nur die Materie, sondern auch Raum und Zeit. Die Materie expandiert also nicht in einen bereits vorhandenen Raum hinein, sondern gemeinsam mit dem Raum. Der Urknall fand deshalb genau genommen an jedem Ort des heutigen Kosmos statt.

Die mittelalterliche Darstellung aus einem Buch zeigt die Sonne im Mittelpunkt mit den umgebenden Bahnen der Erde und der anderen Himmelskörper.
Klassische Darstellung des heliozentrisches Weltbilds

Hat das Universum also überhaupt einen Mittelpunkt? Populärwissenschaftliche Darstellungen bemühen oft das Beispiel eines sich aufblähenden Ballons, um zu demonstrieren, dass unser Universum keinen Mittelpunkt besitzt. Flächenhafte Bewohner der Ballonoberfläche würden ganz ähnliche Beobachtungen machen wie wir: Ihr Kosmos expandiert, aber es gibt keinen ausgezeichneten Ort auf der Ballonoberfläche, von dem diese Expansion ausgeht. Denn der Mittelpunkt der Ballonoberfläche liegt im Inneren des Ballons, also außerhalb des für die Flächenbewohner beobachtbaren zweidimensionalen Kosmos.

Ist also auch unser dreidimensionalen Universums in eine weitere Dimension gekrümmt und liegt damit der Mittelpunkt ebenfalls außerhalb des für uns erfahrbaren Kosmos? Bislang gibt es keine Beobachtungen, die diese Vorstellung unterstützen: Alle Messungen ergeben, dass das Weltall „flach“ ist, also keine Krümmung aufweist. Damit träfe also auch das Modell der Ballonoberfläche nicht zu und es gäbe keinen vierdimensionalen Mittelpunkt des Kosmos.

Und hinter dem Horizont?

Doch wir können vermutlich nur einen kleinen Teil des Kosmos überschauen und vermessen. Wenn das Universum vor 13,7 Milliarden Jahre entstanden ist, dann kann uns maximal Licht erreichen, das 13,7 Milliarden Lichtjahre zurückgelegt hat. Die Teile des Kosmos, von denen aus der Lichtweg zu uns größer ist als das Weltalter multipliziert mit der Lichtgeschwindigkeit, liegen für uns unbeobachtbar hinter dem kosmologischen Horizont. Wenn das Universum aber erheblich größer ist als dieser von uns beobachtbare Bereich – und vieles deutet darauf hin –, dann können wir auch keine definitiven Aussagen über den physikalischen Zustand und die Topologie des Universums als Ganzes machen – und damit auch keine endgültige Antwort auf die Frage nach einem Mittelpunkt des Universums erhalten. Um im Ballonbild zu bleiben: Der Ballon ist so riesig, dass wir die Krümmung in dem winzigen Bereich, den wir überblicken können, zu schwach ist, um sie zu erkennen.