Techniklexikon

Welthorizont

Relativitätstheorie und Gravitation, beschreibt eine räumliche Grenze im Universum um einen bestimmten Punkt derart, dass jenseits dieser Grenze ausgesandte Lichtsignale nicht an diesem Punkt empfangen werden können. Nur Lichtsignale, die von Orten innerhalb des Horizontes ausgehen, können diesen Punkt erreichen.

In einem durch die Robertson-Walker-Metrik beschriebenen Universum gilt für ein zur Zeit  am Ort  ausgesandtes und von einem Beobachter an der Stelle  zur Zeit  empfangenes Lichtsignal

Frühestens kann das Lichtsignal zur Zeit  (bzw. in Weltmodellen, in denen sich das Universum aus einem Urknall heraus entwickelte, zur Zeit ) ausgesandt worden sein. Konvergiert das Zeitintegral auf der rechten Seite der obigen Gleichung für dieses , so ist damit auch das maximale  beschränkt: Von Galaxien, die weiter als dieses maximale  entfernt liegen, kann bis heute, also , kein Signal empfangen worden sein. Auf diese Weise entsteht der sog. Teilchenhorizont (engl.: particle horizon). Ob er existiert, hängt von der zeitlichen Entwicklung des Weltradius  ab.

Man kann sich ferner die Frage stellen, ob es Ereignisse gibt, die sich zur Zeit  am Ort  ereignen und die ein Beobachter am Ort  niemals sehen wird. Dazu muss man in obiger Gleichung  gegen  gehen lassen (bzw. gegen  in Weltmodellen, die einen Kollaps des Universums implizieren).  kann dann maximal so gross gewählt werden, dass das linke Integral gleich dem rechten ist (mit dem maximalen  als oberer Grenze). Ist dieses zeitliche Integral konvergent, so entsteht der sog. Ereignishorizont (engl.: event horizon). Lichtsignale, die zu einer Zeit  von einer Galaxie ausgesandt werden, welche sich weiter als dieses maximale  vom Beobachter in  entfernt befindet, werden den Beobachter nie erreichen. Wieder hängt die Existenz eines derartigen Horizontes von der zeitlichen Entwicklung des Weltradius  ab. Wo er sich befindet, hängt dann von  ab.

Durch die Existenz eines Welthorizontes werden Orte im Universum von Ereignissen an gewissen Orten kausal abgeschottet. Das wirft Probleme auf, etwa bezüglich der Frage, wie denn dann das Universum in seiner Frühphase homogen und isotrop sein konnte, ohne das ausgleichende Wechselwirkungen zwischen allen Teilen desselben stattgefunden haben konnten.