Wie viele Galaxien gibt es?

Die Frage, wie viele Galaxien das Universum umfasst, beschäftigt Astronominnen und Astronomen, Forschende und Neugierige bereits seit Jahrhunderten. Angesichts der unendlichen Weite des Kosmos ist die Antwort jedoch sehr komplex. Fortschritte in der Astronomie und moderne Technologien haben immerhin Schätzungen ermöglicht, die uns eine klarere Vorstellung von der Dimension des Universums vermitteln.

In diesem Artikel beleuchten wir, was eine Galaxie ist, wie die Anzahl dieser Sternensysteme ermittelt wird und warum eine exakte Zahl weiterhin schwer zu bestimmen ist. Außerdem betrachten wir Faktoren wie die Expansion des Universums und den Einfluss der Dunklen Materie auf die Verteilung der Galaxien.

Was ist eine Galaxie?

Bevor wir über konkrete Zahlen sprechen, lohnt sich ein Blick auf die Grundlagen: Eine Galaxie ist ein gewaltiges System aus Sternen, Gas, Staub und Dunkler Materie, das durch Gravitation zusammengehalten wird. Galaxien unterscheiden sich in ihrer Größe, Form und Zusammensetzung. Allen gemeinsam ist jedoch, dass sie aus einer großen Anzahl von Sternen bestehen, die um ein gemeinsames Zentrum kreisen.

Unsere eigene Galaxie, die Milchstraße, ist spiralförmig: Ein dichtes Zentrum wird von geschwungenen Armen aus Sternen, Gas und Staub umgeben. Daneben gibt es elliptische, unregelmäßige und linsenförmige Galaxien, die über enorme Distanzen im All verteilt sind.

Das beobachtbare Universum als Grenze

Wenn von der Anzahl der Galaxien „im Universum“ die Rede ist, beziehen sich Experten damit meist auf das beobachtbare Universum – also jenen Teil, den wir von der Erde aus sehen können. Diese Grenze ergibt sich aus der Lichtgeschwindigkeit und der Zeit, die seit dem Urknall vergangen ist.

Das beobachtbare Universum erstreckt sich über rund 93 Milliarden Lichtjahre. Das bedeutet: Das Licht der entferntesten Objekte, die wir wahrnehmen können, hat seit Beginn der Zeit genau diese Strecke zurückgelegt.

Innerhalb dieses riesigen Horizonts schätzen Astronominnen und Astronomen, dass es mehr als 100 Milliarden Galaxien gibt. Die tatsächliche Zahl könnte jedoch deutlich höher liegen, wenn wir auch jene Bereiche des Universums berücksichtigen, die wir (noch) nicht beobachten können.

Der Einfluss der Expansion des Universums

Ein zentraler Grund, weshalb die genaue Anzahl so schwer zu bestimmen ist, liegt in der Expansion des Universums. Seit dem Urknall dehnt sich der Raum kontinuierlich aus – und damit entfernen sich die Galaxien zunehmend voneinander.

Das hat unmittelbare Folgen für unsere Beobachtungen: Wir sehen weit entfernte Galaxien nicht so, wie sie jetzt sind, sondern so, wie sie waren, als sich ihr Licht auf den Weg machte. Während der Lichtreise dehnt sich der Raum selbst weiter aus. Dadurch dehnen sich auch die Lichtwellen. Die Abstände vergrößern sich und damit die Wellenlänge, die sich in Richtung Rot verschiebt. Dieser Effekt ist als Rotverschiebung bekannt.

Im Klartext heißt das: Je weiter weg eine Galaxie ist, desto stärker wurde ihr Licht unterwegs gedehnt und desto röter (schwächer) kommt es bei uns an. Dadurch wird es zunehmend schwieriger, sehr weit entfernte Galaxien nachzuweisen.

Außerdem gibt es kosmische Horizonte. Das sind Regionen, aus denen uns Licht grundsätzlich nicht (mehr) erreichen kann.

Wie zählt man Galaxien?

Galaxien zu zählen ist alles andere als trivial – nicht nur wegen der enormen Entfernungen, sondern auch wegen der Grenzen unserer Instrumente. Dennoch nutzen Astronominnen und Astronomen Methoden, mit denen sich die Zahl der Galaxien abschätzen lässt. Grundlage sind vor allem Teleskopbeobachtungen und mathematische Modelle.

Teleskope und Himmelsdurchmusterungen

Eine der wichtigsten Methoden sind Aufnahmen und systematische Himmelsdurchmusterungen mit leistungsfähigen Teleskopen. Das Hubble-Weltraumteleskop liefert beispielsweise detaillierte Bilder großer Himmelsregionen, auf denen in einer einzigen Aufnahme bereits Tausende von Galaxien erkennbar sein können.

Hinzu kommen sogenannte Tiefenfeld-Beobachtungen wie das Hubble Deep Field: Dabei richten Experten das Teleskop über lange Zeit auf einen winzigen Bereich des Himmels. Das Ergebnis ist ein Blick in enorme Entfernungen – und damit auch in weit zurückliegende Epochen –, der eine überraschend große Zahl ferner Galaxien sichtbar macht, von denen einige bereits vor Milliarden von Jahren existierten.

Ergänzend helfen Computermodelle dabei, Schätzungen über die Anzahl von Galaxien in weit entfernten Regionen vorzunehmen, die bislang noch nicht beobachtet werden konnten.

Warum viele Galaxien „unsichtbar“ bleiben

Dass wir eine Vielzahl an Galaxien nicht beobachten können, hat mehrere Gründe – vor allem ihre extreme Entfernung und die Art, wie sich Licht im expandierenden Universum verhält. Wie bereits erwähnt, verschiebt sich das Licht ferner Galaxien aufgrund der Expansion zu längeren Wellenlängen und kann damit außerhalb des sichtbaren Spektrums liegen.

Zudem können Galaxien hinter Gas- und Staubwolken verborgen bleiben, die ihr Licht abschwächen oder blockieren. Andere wiederum sind so klein oder lichtschwach, dass sie mit heutigen Teleskopen nicht sicher nachgewiesen werden können.

Galaxien im frühen Universum: kleiner, chaotischer, aktiver

Ein Blick zurück in die kosmische Vergangenheit zeigt: Galaxien sahen nicht immer so aus wie heute. Im frühen Universum waren sie oft kleiner, chaotischer und deutlich aktiver. Diese frühen Galaxien, die sich nur wenige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall bildeten, wuchsen schnell, verschmolzen häufiger miteinander und sammelten Gas intensiver an als moderne Galaxien.

Die starke Sternentstehung und häufigeren Kollisionen machten diese jungen Galaxien besonders hell und dynamisch. Aufgrund der großen Entfernung und der Expansion des Universums liegen diese ursprünglichen Galaxien jedoch außerhalb dessen, was wir derzeit beobachten können.

Dunkle Materie und galaktische Halos

Die Dunkle Materie spielt eine entscheidende Rolle bei der Entstehung und der Verteilung von Galaxien. Zwar ist sie nicht direkt sichtbar, doch ist bekannt, dass sie eine starke gravitative Wirkung ausübt: Sie hilft, Galaxien zusammenzuhalten, und beeinflusst, wie sich Galaxien im Universum zu größeren Strukturen zusammenfinden.

Es wird angenommen, dass die meisten Galaxien von ausgedehnten Halos aus Dunkler Materie umgeben sind. Diese Halos prägen nicht nur die Gravitation, sondern auch die Entwicklung der Galaxien. Sie können sogar mehr Masse enthalten als die sichtbaren Sterne und das sichtbare Gas – und wirken damit stark auf die galaktische Dynamik.

Werden wir jemals die exakte Zahl kennen?

Trotz aller Fortschritte sind wir nur in der Lage, einen kleinen Bereich des Universums zu beobachten. Die Expansion des Universums, technologische Grenzen und die grundsätzlichen Schwierigkeiten, extrem weit entfernte Galaxien zu erfassen, machen eine exakte Zählung nahezu unmöglich.

Natürlich entwickeln sich Technik und Methoden weiter – etwa durch Instrumente wie das James-Webb-Weltraumteleskop. Dadurch könnten künftige Beobachtungen ein genaueres Bild liefern. Bis dahin bleiben Schätzungen die beste Annäherung, allerdings könnte die tatsächliche Zahl der Galaxien deutlich größer sein, als erwartet.