Wenn Licht von entfernten Sternen Millionen Jahre braucht, um zur Erde zu gelangen, wie können wir wissen, ob sie überhaupt noch existieren?

Hallo @beatriceprincesS,

Zunächst sollten wir etwas über Entfernungen in unserer kosmischen Nachbarschaft sprechen.

Wir schicken Sonden raus in den Weltraum, die entfernte Gegenden des Universums untersuchen sollen.

Zunächst einmal des Sonnensystems. Das ist, wenn wir das Universum mit einem Ozean vergleichen, der Plantschbereich am Strand.

Die Zahlen, welche die Größen der Sterne und die Entfernungen zwischen den Sternen bezeichnen, sind schwer vorzustellen. Daher wollen wir sie verkleinern, der Einfachheit halber um glatte Zehnerpotenzen.

In diesem Maßstab schrumpfen die 12800km=1,28×10⁷m, die die Erde im Durchmesser misst, auf knapp 1,3×10⁻³m = 1,3mm, etwa Stecknadelkopfgröße. Die Sonne wäre etwas mehr als 14cm im Durchmesser, und die Entfernung zwischen Sonne und Erde reduzierte sich auf ca. 15m.

In knapp 75m Entfernung rotiert der etwa 1½cm große Jupiter, der größte Planet des Sonnensystems, in etwa doppelter Entfernung der etwas kleinere Saturn, und in knapp 450m Entfernung der letzte große Planet des Sonnensystems, Neptun. Die Heliopause wäre etwa bei 1,8km.

Das allernächste fremde Sternensystem allerdings, das Alpha Centauri-System wäre in diesem Maßstab schon 4500km weit von der Sonne entfernt.

In diesem Maßstab ist die Sonne der Stecknadelkopf, rund 1,4mm im Durchmesser. In 15cm Entfernung umrundet sie die Erde, selbst etwa von der Größe einer Körperzelle. Der Jupiter, ein Staukorn, umrundet sie in einer Entfernung von knapp 75cm, der Neptun in knapp 4,5m, und das Alpha-Centauri-System ist hier 45km entfernt.

Das sind die Verhältnisse: Alle etwa zwei Fahrradstunden ein Stecknadelkopf.

Die Entfernung zum Zentrum der Milchstraße wäre in diesem Maßstab ungefähr eine Lichtsekunde, also rund ¾-⅘ der Entfernung Erde-Mond.

…das dauert noch ein Weilchen, bis wir mit Sonden einen nennenswerten Teil unserer „Ecke“ der Milchstraße erforschen können.

Übrigens liegt die Lichtlaufzeit bei Sternen, die wir mit bloßem Auge einzeln sehen können, nicht in der Größenordnung von Millionen, sondern von maximal ein paar tausend Jahren. Und das müssen dann schon helle Sterne sein.

Sterne, deren Licht Millionen von Jahren unterwegs ist, liegen zwangsläufig in einer fremden Galaxie und sind allenfalls mit starken Teleskopen als einzelne Sterne zu sehen. 

Wenn das Licht von Sternen aus dieser Gegend aber x Jahre bis hierher braucht,…

Die Vorsilbe „Licht-“ habe ich entfernt. Schließlich ist das Lichtjahr eine Entfernungseinheit, keine Zeiteinheit. Ein Lichtjahr sind etwas weniger als 10 Billionen (im deutschen Sinne, also knapp 10¹³) Kilometer, und das Licht legt sie in einem Erdenjahr zurück.

Im Prinzip könnte man auch Entfernungen in „Jahren“ angeben, womit Lichtjahre gemeint wären. Schließlich ist

c = 2997932458m/s

eine universelle Konstante, und eine universelle Konstante ist ein Artefakt eines Maßsystems, das Größen, die man in derselben Einheit messen könnte, in unterschiedlichen Einheiten misst. Alltags-Entfernungen könnte man in Mikro- (knapp 300m) und Nanosekunden (knapp 30cm) messen.  

…wie können wir wissen, dass/ob diese Sterne überhaupt noch existieren?

Gar nicht, wenn ein Stern instabil genug ist, sodass er „jeden Moment“ explodieren könnte. Ist das freilich nicht der Fall, kann man davon ausgehen, dass es ihn noch in etwa der Form gibt.

Sternenentwicklungen sind einigermaßen vorhersehbar, da passiert selten etwas sehr plötzlich. Supernovae sind hierbei eine Ausnahme.

Aber in der Tat, um die genaue jetztige Gestalt eines Sterns zu sehen, müsste man in eine Kristallkugel gucken, denn „technisch“ ist das Zukunft: Keine Chance, vor Ablauf der Zeit r/c etwas zu erfahren (r ist die Entfernung).

Tatsächlich ist es abhängig vom Bezugssystem, wie weit das, was wir sehen, noch in der Vergangenheit liegt.

Im Ruhesystem eines aus Richtung dieses Sterns fast lichtschnell in unsere Richtung bewegten Protons ist der jetzt von uns beobachtete Zustand des Sterns noch gar nicht so lange her, denn ein mitbewegter Beobachter könnte sagen, dass der Lichtweg noch gar nicht so lang ist.

Im Ruhesystem eines in entgegengesetzter Richtung bewegten Protons wäre der beobachtete Zustand hingegen deutlich länger her und würde sich beim Annähern rein optisch im Zeitraffertempo ändern, weil ein mitbewegte Beobachter den Stern mit schnell abnehmender Verzögerung sähe.

Hallo beatprincesS, 

Licht breitet sich immer nur mit Lichtgeschwindigkeit aus. Auch die Deckenlampe siehst Du so, wie sie vor ein paar winzigen Sekundenbruchteilen war. 

Das Licht der Sterne, das wir hier auf der Erde oder mit Sonden in Erdnähe untersuchen, das ist aber jetzt "schon da", es hat seinen Weg durch das Universum schon hinter sich. 

Und ja, je weiter das Objekt, das wir betrachten weg ist, desto älter ist das heute empfangene Bild. 

Nur schicken wir dort natürlich keine Sonden hin. Da hast Du noch nicht die richtige Vorstellung von den Entfernungen im All. 

Die schnellsten und am weitesten entfernten Sonden (Voyager und Pioneer) sind immer noch am Rande des Sonnensystems in der Übergangszone zur "Heliopause". Das ist nur ein Bruchteil der Entfernung zum sonnennächsten Stern, geschweigedenn irgendwo anders innerhalb der Milchstraße hin oder gar in eine andere Galaxie. 

Alle Messungen über das Universum machen wir hier, auf der Erde oder in unserer allernächsten Umgebung.

Wir wären also sogar sehr, sehr sicher, dass von entfernten Galaxien nichts mehr so ist, wie wir es sehen, wenn wir auch nur im entferntesten die technischen Möglichkeiten hätten, Sonden hinzuschicken. 

Wenn es um die sichtbaren Sterne am Nachthimmel geht, können wir aufgrund der errechenbaren Lebensdauern der Sterne doch bei fast allen sicher sein, dass es sie noch gibt. Hinkommen können wir dennoch nicht - müssen wir auch nicht, wenn wir nur etwas über sie herausfinden wollen.

Grüße

das wissen wir natürlich nicht. Aber Astronomen behelfen sich damit, dass sie mit Spektralanalyse und Radioteleskopie zb das Alter, die Größe und den Typus der Sterne bestimmen, und daraus können sie dann die durchschnittliche, wahrscheinliche Lebenszeit des Stern oder ganzer Systeme berechnen.

Wenn wir von der Erde aus den Sternenhimmel betrachten, ist das immer ein Blick in die Vergangenheit. Das stimmt.

Aber ein Durchschnittlicher Stern, so wie unsere Sonne, ist bspw. bereits 4,6 Mrd. Jahre alt und wird vermutlich noch weitere 6 Mrd. Jahre so bleiben wie bisher.

Zum Vergleich: 1 Mrd. sind 1000 Mio. Wenn ein Stern also 100 Mio. Lichtjahre weit entfernt ist, wäre das verglichen mit der Lebenszeit des Sterns jetzt nicht so dramatisch.

Entfernte Gegenden des Universums? Kicher! Die Voyagersonden sind gerade mal aus dem Garten raus ...