Was ist ein Lichtjahr? Verständlich erklärt

Wenn wir sagen, jemand sei uns um Lichtjahre voraus, meinen wir: Er oder sie hat einen unerreichbar großen Vorsprung. Wir benutzen die Wendung nicht zufällig. Denn ein Lichtjahr beschreibt keine Zeiteinheit, also kein besonders langes oder leuchtendes Jahr, sondern eine gewaltige Distanz. Es stellt ein Längenmaß dar.

Die Antwort ist simpel und unvorstellbar zugleich. Denn ein Lichtjahr markiert jene Strecke, die Licht in einem ganzen Jahr zurücklegt. Und das sind unfassbare 9,46 Billionen Kilometer. Oder ganz exakt ausgedrückt: 9 460 730 472 580 800 Meter. 

Tatsächlich bewegt sich im uns bekannten Universum nichts, wirklich nichts, schneller als Licht. Lange glaubten Menschen gar, die Strahlen seien unendlich rasch unterwegs, kämen ohne Zeitverlust von A nach B. Kein Wunder: Die Theorie deckt sich ja mit unserer Alltagserfahrung. Knipsen wir eine Taschenlampe an, erreicht ihr Licht selbst weit entfernte Objekte, ohne dass wir auch nur die geringste Verzögerung bemerken.

Doch schon im 17. Jahrhundert erkannten Astronomen, dass Licht zwar eine immens große, aber doch endliche Geschwindigkeit hat. Im Laufe der Zeit haben Forschende das Tempo hochpräzise ermittelt: Im Vakuum legt ein Strahl pro Sekunde 299 792 458 Meter zurück. Licht könnte also in einer Sekunde rund siebeneinhalb Mal um unseren Globus rasen. 

Hinzu kommt: Licht ist nicht bloß Rekordhalter in puncto Geschwindigkeit. Es markiert die Grenze dessen, was an Tempo im Universum überhaupt möglich ist. Sprich: Nichts kann – physikalisch gesehen – schneller sein als Licht. Das ergibt sich aus Albert Einsteins „Spezieller Relativitätstheorie“, die unter anderem besagt, dass es in der Natur eine Höchstgeschwindigkeit geben muss. Das Phänomen hängt mit der Masse zusammen: Denn ein Objekt wird umso massereicher, je schneller es sich bewegt. 

Dieser Zusammenhang wird allerdings erst bei sehr hohen Geschwindigkeiten relevant: Würde man zum Beispiel eine 55 Gramm schwere Pflaume auf eine Milliarde km/h beschleunigen, wüchse ihre Masse auf rund 150 Gramm an. Und wollte sie noch mehr Gas geben, sagen wir, mit 99,98 Prozent der Lichtgeschwindigkeit herumrasen, wäre sie schon zweieinhalb Kilo schwer. Je näher sich ihr Tempo der Lichtgeschwindigkeit nähern würde, desto mehr Masse hätte die Frucht – eine Tonne, Tausend Tonnen, Milliarden Tonnen und so fort. Und jede weitere Zunahme an Geschwindigkeit würde mehr Energie erfordern: Denn um eine große Masse zu beschleunigen, braucht man mehr Schub. Schließlich würde die benötigte Energie ins Unermessliche steigen. 

Daher gibt es eine Grenze für die Geschwindigkeit, die ein materieller Körper – ganz gleich, wie leicht er ist – überhaupt erreichen kann. Auf das Licht selbst trifft diese Beschränkung nicht zu, weil es keine Masse besitzt. Das ist der Grund dafür, dass nichts schneller ist als Licht. 

Kosmologen und Kosmologinnen vermuten übrigens, dass das Tempo des Lichts bei der Geburt des Alls festgelegt wurde. Damals, vor mehr als 13,5 Milliarden Jahren, als sich das Universum im Urknall gleichsam selbst gebar. Warum sich aber die Geschwindigkeit auf jene rund 300 000 Kilometer pro Sekunde einstellte – und nicht etwa auf eine Milliarde Sekundenkilometer oder mehr: Das ist bis heute ein Rätsel.

Fest steht: Da die Lichtgeschwindigkeit eine Naturkonstante ist, eignet sie sich hervorragend, um das Längenmaß „Lichtjahr“ (Einheitenzeichen: Lj) zu definieren. Ein bildlicher Vergleich kann helfen, die Ausmaße eines Lichtjahrs zu erahnen: Die Sonne ist etwa 150 Millionen Kilometer von der Erde entfernt (Sonnenlicht braucht 8,3 Minuten, um uns zu erreichen). Angenommen, diese bereits kolossale Strecke – Erde-Sonne – wäre lediglich einen Zentimeter kurz: Dann würde ein Lichtjahr 633 Meter messen. 

Besonders in der Astronomie wird die Maßeinheit Lichtjahr genutzt, um große Entfernungen zu beschreiben. Denn das Universum ist ein gigantisches Gebilde. Unsere menschliche Vorstellungskraft mag schon ein einziges Lichtjahr mit seinen fast zehn Billionen Kilometern Länge an seine Grenzen bringen. Doch schaut man sich im All um, erscheint die Distanz geradezu mickrig. 

Der von der Sonne aus gesehen nächste Stern, Proxima Centauri, ist schon fast 4,3 Lichtjahre entfernt. Die Milchstraße, unsere Heimatgalaxie, hat einen Durchmesser von sagenhaften 100 000 Lichtjahren – ein Strahl bräuchte also ein Jahrhunderttausend, um von einem Ende zum anderen zu fliegen. Unsere Nachbargalaxie, der Andromedanebel, schwebt in einer Distanz von rund 2,5 Millionen Lichtjahren durch die schwarze Weite. Und das sichtbare Universum hat ein Kaliber von schätzungsweise mehr als 93 Milliarden Lichtjahren.