Das Universum taucht in ein Meer aus Licht, vom blau-weißen Flackern junger Sterne bis zum tiefroten Leuchten von Wasserstoffwolken. Jenseits der Farben, die das menschliche Auge wahrnimmt, gibt es Röntgen- und Gammastrahlenblitze, starke Funkstöße und das schwache, allgegenwärtige Leuchten des kosmischen Mikrowellenhintergrunds. Der Kosmos ist gefüllt mit Farben, die man sieht und nicht sieht, uralt und neu. Aber von all diesen gab es eine Farbe, die vor allen anderen erschien, die erste Farbe des Universums.
Das Universum begann vor 13,8 Milliarden Jahren mit dem Urknall. In seinem frühesten Moment war es dichter und heißer, als es jemals wieder sein würde. Der Urknall wird oft als brillanter Lichtblitz aus einem Meer der Dunkelheit visualisiert, aber das ist kein genaues Bild. Der Urknall explodierte nicht ins Leere. Der Urknall war ein sich ausdehnender Raum voller Energie.
Diese Abbildung zeigt die Entwicklung des Universums vom Urknall links bis zur Neuzeit rechts. Bild: NASA
Anfangs waren die Temperaturen so hoch, dass es kein Licht gab. Der Kosmos musste für den Bruchteil einer Sekunde abkühlen, bevor Photonen erscheinen konnten. Nach etwa 10 Sekunden trat das Universum in die Photonen-Epoche ein. Protonen und Neutronen hatten sich in die Kerne von Wasserstoff und Helium abgekühlt, und der Raum war mit einem Plasma aus Kernen, Elektronen und Photonen gefüllt. Zu dieser Zeit betrug die Temperatur des Universums etwa eine Milliarde Grad Kelvin.
Aber obwohl es Licht gab, gab es noch keine Farbe. Farbe ist etwas, das wir sehen können oder zumindest eine Art von Augen sehen kann. Während der Photonen-Epoche waren die Temperaturen so hoch, dass Licht das dichte Plasma nicht durchdringen konnte. Farbe würde nicht erscheinen, bis die Kerne und Elektronen genug abgekühlt sind, um sich an Atome zu binden. Es dauerte 380.000 Jahre, bis das Universum so stark abgekühlt war.
Zu diesem Zeitpunkt war das beobachtbare Universum eine transparente kosmische Wolke aus Wasserstoff und Helium mit einem Durchmesser von 84 Millionen Lichtjahren. Bis dahin waren alle Photonen, die beim Urknall entstanden waren, endlich frei, durch Raum und Zeit zu strömen.
Künstlerische Vorstellung von Planck, einem Weltraumobservatorium der Europäischen Weltraumorganisation, und dem kosmischen Mikrowellenhintergrund. Quelle: ESA und die Planck-Kollaboration – D. Ducros
Das sehen wir jetzt als das kosmischer Mikrowellenhintergrund . Dieser Lichtschein aus einer Zeit, als das Universum endlich zu sehen war. Im Laufe von Milliarden von Jahren hat sich das Glühen bis zu einem Punkt abgekühlt, an dem es jetzt eine Temperatur von weniger als 3 Grad über dem absoluten Nullpunkt hat. Als es zum ersten Mal erschien, war das Universum viel wärmer, etwa 3.000 K. Das frühe Universum war von einem hellen, warmen Glühen erfüllt.
Die Farbe eines Schwarzen Körpers hängt von seiner Temperatur ab.
Bildnachweis: Dariusz Kowalczyk, über Wikipedia
Wir haben eine gute Vorstellung davon, was diese erste Farbe war. Das frühe Universum hatte überall eine fast gleichmäßige Temperatur und sein Licht hatte eine Wellenlängenverteilung, die als schwarzer Körper bekannt ist. Viele Objekte erhalten ihre Farbe durch die Art des Materials, aus dem sie bestehen, aber die Farbe eines schwarzen Körpers hängt nur von seiner Temperatur ab. Ein schwarzer Körper bei etwa 3.000 K würde ein helles orange-weißes Leuchten haben, ähnlich dem warmen Licht einer alten 60-Watt-Glühbirne.
Menschen sehen Farben nicht sehr genau. Die Farbe, die wir wahrnehmen, hängt nicht nur von der tatsächlichen Farbe des Lichts ab, sondern auch von seiner Helligkeit und davon, ob unsere Augen dunkeladaptiert sind. Wenn wir zu der Zeit des ersten Lichts zurückkehren könnten, würden wir wahrscheinlich ein orangefarbenes Leuchten wahrnehmen, das dem Feuerschein ähnelt.
Eine genauere Farbe des frühen Universums. Bildnachweis: Planck/IPAC
In den nächsten mehreren hundert Millionen Jahren würde das schwache orangefarbene Leuchten verblassen und rot werden, während sich das Universum weiter ausdehnte und abkühlte. Irgendwann würde das Universum schwarz werden. Nach etwa 400 Millionen Jahren begannen die ersten Sterne zu erscheinen und neues Licht erschien. Leuchtende blau-weiße Sterne. Als Sterne und Galaxien erschienen und sich entwickelten, nahm der Kosmos eine neue Farbe an.
2002 berechneten Karl Glazebrook und Ivan Baldry die durchschnittliche Farbe des gesamten Lichts, das wir heute von Sternen und Galaxien sehen, um die aktuelle Farbe des Universums . Es stellte sich heraus, dass es eine blasse Bräune war, die der Farbe von Kaffee mit Sahne ähnelte. Sie nannten die Farbe kosmische Milch.
Die aktuelle Farbe des Universums. Bildnachweis: Brian Koberlein
Auch diese Farbe hält nur eine Zeit lang. Wenn große blaue Sterne altern und sterben, bleibt nur das tiefrote Leuchten von Zwergsternen übrig. Schließlich, nach Billionen von Jahren, wird sogar ihr Licht verblassen und das Universum wird zu einem schwarzen Meer. Alle Farben verblassen mit der Zeit, und die Zeit wird uns alle in die Dunkelheit tragen.
Aber im Moment malen uns die Farben des Universums noch. Und wenn Sie jemals mit einem cremigen Kaffee am Feuer sitzen und in die Dunkelheit der Nacht blicken, wissen Sie, dass Sie in kosmische Farben getaucht sind. Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft.
Quelle: Die 2dF-Galaxie-Rotverschiebungsdurchmusterung: Einschränkungen der kosmischen Sternentstehungsgeschichte aus dem kosmischen Spektrum , von Baldry et al.